基于平台机构尺寸参数的驾驶模拟器逼真度分析

提出一种基于平台机构尺寸参数确定洗出算法参数的方法,分析了不同的尺寸参数对模拟器逼真度的影响.首先根据平台机构尺寸参数确定出模拟器上平台最大线(角)位移;然后结合该线(角)位移与车辆实际运动信号辨识洗出算法参数;最后求得不同的尺寸参数与模拟器逼真度之间的关系.仿真结果表明:新的洗出算法参数使得平台在充分利用工作空间的基础上,提高了模拟器逼真度;并得到平台机构尺寸参数与模拟器逼真度表达式之间的对应关系图,不仅为洗出算法参数优化建立了一种新的有效途径,而且为从模拟器逼真度出发设计平台机构尺寸参数奠定了理论基础.     

高速列车垂向振动的模拟器再现方法研究

针对目前高速列车驾驶模拟器经典洗出算法模拟垂向振动的不足,提出了一种模糊自整定洗出算法.根据驾驶员在真实列车和列车模拟器中的垂向振动感觉误差及实际列车垂向振动参数与模拟器垂向通道滤波器参数之间的关系进行模糊推理,实现滤波器参数的实时调节.数值计算表明,利用模糊自整定洗出算法得到的感觉误差指数较经典洗出算法降低了14.21%,有效地提高了模拟器的逼真度.     

闭环逼真度评价的洗出算法参数优化

针对俯仰轴单通道控制工况,分析了人的控制结构模型。根据飞机动力学匹配获得飞行员模型参数,对飞行模拟器系统的洗出算法和运动系统模型等限制条件进行简化处理,建立人/机、人/模拟器系统的闭环控制,基于对人的操纵控制输出进行功率谱分析的逼真度评价方法,以评价指标最优为目标,优化洗出算法参数。逼真度改进效果通过了时域验证,同时评价优化过程对飞行模拟器的一体化设计研究有参考价值。     

基于改进模糊控制的飞行模拟器洗出算法研究

针对经典洗出算法参数固定,参数的选取基本上依靠经验和飞行员现场操作时的感知调试的问题,为了提高飞行模拟器动感模拟的逼真度,将模糊控制应用到了算法的设计中,对经典洗出算法的实时参数优化方法进行了研究。提出了一种改进的模糊控制洗出算法,基于人体感知机理使用改进的模糊控制对经典洗出算法洗出滤波器的参数进行了优化,使操作飞行模拟器过程中在模拟器上的运动感觉与真实飞行时的运动感觉误差最小,并在参数清晰化过程中使用改进遗传算法提高了运动平台的空间利用率。在Matlab上对优化后的洗出算法进行了仿真试验。研究结果表明:优化后的洗出算能够有效地提高飞行模拟器的模拟逼真度、加快平台回位速度而且能充分地利用了平台空间,达到了预期的效果。     

基于Modbus／TCP的分布式I／O在列车驾驶模拟器上的应用

为了解决列车模拟器操控台上的人机接口与模拟器主机之间的实时数据传输问题,针对传统的I／O板卡体积大、成本高、维护困难等不足,提出了一种基于Modbus／TCP的分布式I/O系统解决方案。详细地介绍了Modbus／TCP协议的技术特点,开展了系统的具体性能要求分析,选取贝加莱公司的X20系统搭建了硬件平台,并以其配套的AS软件为开发平台,使用C语言编写了程序,并最终应用于上海轨道交通7号线列车模拟器上。现场运行结果表明,该系统运行稳定,实时性能符合要求、兼容性好,并能直接应用于其他线路的列车模拟器上。     

六自由度汽车驾驶模拟器视景仿真系统研究

搭建了汽车驾驶模拟器运动平台,对其系统组成进行了详细介绍,采用先进的视景仿真软件——OpenGVSSDK和MultiGen Creator,并结合面向对象技术设计与开发了汽车驾驶模拟器大规模真实感视景系统,动画频率能达到60帧／s。;采用六自由度运动平台为驾驶学员提供了在坡路、颠簸路面等以及车辆加减速、转向、侧滑时的运动临场感。测试结果表明,所建立的汽车驾驶模拟器系统能够满足汽车驾驶培训的要求,且具有良好的真实沉浸感。     

面向对象的地铁列车电路仿真研究

介绍了北京地铁一号线驾驶仿真模拟器电路图教学软件的建模，采用面向对象的方法对列车的内部控制电路进行分析，阐述列车内部控制电路模块之间的关系，对列车内部电路的继承性和多态性进行分析，并对整个电路进行封装，最终建立了一个稳定高效的仿真软件。     

一种新型驾驶动感平台运动研究及可视化仿真

以汽车驾驶运动模拟器为研究对象,设计了一种含防扭臂结构的三自由度并联运动平台,进行位置正逆解分析和运动学正逆解分析,研究其控制算法。以VC++6.0为平台,运用OpenGL图形处理API,对三自由度汽车驾驶模拟器进行可视化动态仿真。设计仿真软件,测试控制程序,实时计算平台运行数据。     

混联四自由度汽车驾驶模拟平台的运动仿真与研究

综合串联机构和并联机构的特点,设计了一种串并联结合的四自由度混联运动平台,并应用于汽车驾驶模拟器。运用Inventor软件建立了三维模型,并导入Adams获得虚拟样机。通过运动仿真验证了平台的可行性,分析了汽车的各种行驶状态,针对不同的行驶状态对平台各个部分进行运动学仿真,验证了平台的功能性,测试了平台对汽车驾驶状态模拟的运动性能。通过动力学仿真分析了平台的动力学性能,为平台结构设计与优化提供了理论依据。     

6-SPSR驾驶模拟器平台设计及机构理论分析

提出一种可连续转弯的6-SPSR驾驶模拟器平台机构的设计,详细介绍机构的组成及工作原理,并对机构进行了理论分析。该平台在传统的Stewart模拟驾驶器平台机构的基础上,增加了可以围绕Z轴无限旋转的上平台,有效地提高了绕Z轴旋转的回转行程,弥补了经典的Stewart模拟驾驶器平台机构不能模拟车辆大角度转弯的缺陷,增加了驾驶模拟器平台的工作空间,从而有效地提高模拟的真实性,且控制算法也比较简单。     

Washout algorithm with fuzzy-based tuning for a motion simulator

In the virtual environment, reality can be enhanced by offering the motion based on a motion simulator in harmony with visual and auditory modalities. In this research the Stewart-Gough-platform-based motion simulator has been developed. Implementation of vehicle dynamics is necessary in the motion simulator for realistic sense of motion, so bicycle dynamics is adopted in this research. In order to compensate for the limited range of the motion simulator compared with the real vehicle motion, washout algorithm composed of high-pass filter, low-pass filter and tilt coordination is usually employed. Generally, the washout algorithm is used with fixed parameters. In this research a new approach is proposed to tune the filter parameters based on fuzzy logic in real-time. The cutoff frequencies of the filters are adjusted according to the workspace margins and driving conditions. It is shown that the washout filter with the fuzzy-based parameters presents better performance than that with the fixed ones.     

Fast design of the QP-based optimal trajectory for a motion simulator

The main difficulty in realizing a motion simulator comes from the constraints on its workspace. The so-called washout filter prevents a simulator from being driven to go off its pre-determined boundaries and generate excessive torques. By noting that the existing washout filters are conservative and more aggressive motions may be accommodated, this paper presents a novel approach that fully exploits the simulator workspace and thereby reproduces the real-world sensations with high fidelity. The washout filter converts the real-world input trajectory as a realizable one that satisfies the spatial and dynamic constraints while minimizing the sensation error and fidelity between the motions experienced in the real world and on the motion simulator. The control objective is to reduce the computational burdens by using the QP algorithm. The proposed approach formulates the task of designing a washout filter as a quadratic programming (QP). The direct approach to the solution of the QP often results in a computational burden that amounts toO(N ³) flops andO(N ²) storage space (N=10⁴ ～ 10⁵, typically). By judiciously exploiting the Toeplitz structures of the underlying matrices, an orders-of-magnitude faster algorithm is obtained to reduce the computational burdens toO(Nlog₂ N) flops andO(N) storage space. The extensive simulation studies on the Eclipse-II motion simulator at Seoul National University assure that the QP-based fast algorithm outperforms the existing ones in reproducing the real-world sensations.     

Development of a washout algorithm for a vehicle driving simulator using new tilt coordination and return mode

A vehicle driving simulator is a virtual reality device which makes a man feel as if he drove art actual vehicle Unlike actual vehicles, the simulator has limited kinematical workspace and bounded dynamic characteristics So it is difficult to simulate dynamic motions of a multi-body vehicle model In order to overcome these problems, a washout algorithm which controls the workspace of the simulator within the kinematical limitation is needed However, a classical washout algorithm contains several problems such as generation of wrong sensation of motions by filters in tilt coordination, requirement of trial and error method in selecting the proper cutoff frequencies and difficulty in returning the simulator to its origin using only high pass filters This paper proposes a washout algorithm with new tilt coordination method which gives more accurate sensations to drivers To reduce the time in returning the simulator to its ougin, an algonthrn that applies selectively onset mode from high pass filters and return mode from error functions is proposed As a result of this study, the results of the proposed algorithm are compared with the results of classical washout algorithm through the human perception models Also, the performance of the suggested algorithm is evaluated by using human perception and sensibility of some drivers through experiments     

3SPS+1PS髋关节并联仿生试验系统工作空间优化

为使人工髋关节试验系统具有仿生模拟人体髋关节运动特性的能力,不但要使其能模拟髋关节各种运动形式,而且其运动输出空间应完全覆盖实际人体髋关节的运动范围,这也使得对其运动空间进行深入分析成为必要。针对作为髋关节并联仿生试验系统核心运动模块的3SPS+1PS并联机构,利用四元数法建立其逆/正解运动学模型,基于动平台三点构造法构建了3SPS+1PS并联机构的量纲统一速度Jacobian矩阵,分别比较了该矩阵条件数在不同运动空间及结构参数下的取值变化情况,得到条件数平均值与机构定、动平台上球副中心连线长度比值、球副许用转角及动平台中心位置高度等参数之间关系,优化了机构结构参数,进而得到了运动性能良好的运动空间区域。髋关节并联仿生试验系统运动空间的研究对其运动路径规划、动态特性分析及控制系统设计具有重要的意义。     

列车驾驶模拟器之站台监视器仿真系统的研究

站台监视器仿真系统是列车驾驶模拟器的一个重要组成部分。介绍了开发工具软件Muhigen Creator、Vega和DI—Guy。采用Muhigen Creator构建三维模型,采用Vega进行场景驱动,实现了列车开关门及乘客进出的模拟,为列车驾驶模拟器提供一个逼真的站台环境。     

混联机床并联机构的逆动力学分析

采用Lagrange方法建立了VC80混联机床两自由度并联机构封闭形式的逆动力学模型,并用ADAMS建立的虚拟样机验证了该模型的正确性。对给定的加工轨迹下并联机构所需的驱动力进行了计算和分析,结果表明,该混联机床并联机构的动平台和连杆重力需要的驱动力分量最大,其次是切削力和惯性力,而动平台速度的不同对驱动力的影响较小。
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液压驱动Stewart平台非线性自适应控制器设计

电液驱动Stewart平台具有高度非线性特性,且各个通道之间存在严重的负载交联耦合,影响了仿真模拟器运动的平滑性和逼真度.以往这种系统的控制器大都是以驱动分支作为被控对象进行设计的,忽略了各个通道之间负载交联耦合的影响,导致系统控制精度的降低,严重时甚至可能造成系统的不稳定.针对上述问题,提出以动平台为被控对象,根据动平台动力学方程设计一种基于加速度鲁棒观测器的非线性自适应控制器的方法,通过Lyapunov方法证明该控制算法具有渐进稳定性.试验表明提出的控制算法在提高平台控制精度和抑制通道间负载交联耦合方面的效果较理想.