汽车操纵稳定性视景仿真建模及驱动技术研究

传统的汽车的操纵稳定性仿真一般是数值仿真,仿真结果以数据、曲线的形式表示,对于汽车这样的复杂非线性闭环系统,难以用数值仿真的结果完整表示其信息。因此,本文研究了基于视景仿真的汽车操纵稳定性仿真技术,它以虚拟现实技术为基础,以计算机技术为核心生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境,用户以自然的方式与虚拟环境中的汽车进行交互作用、相互影响,从而获得对汽车性能的近似真实的感受和体验。 本论文围绕虚拟现实技术和汽车运动力学,在汽车操纵稳定性视景仿真系统总体设计、仿真虚拟环境和汽车三维仿真模型的建立、视景的渲染驱动实现、用户与虚拟场景的交互控制、仿真结果的输入输出以及汽车运动力学模型实时数值求解等方面进行了探索性的研究工作,主要研究内容如下: 1.分析了当前操纵稳定性仿真研究的现状、方法,并在此基础上,结合视景仿真的实际需求,探讨了基于虚拟现实的操纵稳定性视景仿真的目的、意义和研究方法。 2.结合实时三维建模工具MultiGen Creator,研究利用其建立车辆三维模型和试验场景的过程和关键点,并据此建立了试验场模型和三个典型车型的车辆三维模型。并探讨了细节层次、纹理映射、自由度、实例、外部引用、公告板等建模关键技术实现。根据车辆三维模型建模的需要,建立了包含纵向、横向、侧倾和横摆四个自由度的整车数学动力学模型,给出了其实时数值解的解法。 3.研究了虚拟现实视景驱动平台Vega的体系结构;探讨了基本的MFC Vega应用的类层次构成、基于MFC的Vega线程的管理、Vega回调机制以及消息传递机制等相关细节问题;对视景仿真中的运动模型控制、自由度驱动和碰撞检测等关键技术提出了解决方案,并建立了Vega应用程序的基本框架。 4.基于Vega视景驱动平台,建立用于汽车操纵稳定性分析的桌面视景仿真系统。系统根据汽车的动力学参数和模型,以及用户的控制输入,实时计算汽车的运行状态参数,并且把状态变化反映在视景中,使用户不仅可以看到传统数值仿真的参数输出,也可以获取比较直观形象的车辆性能描述,从而弥补当前仿真研究中的不足。