发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种汽车驾驶模拟器中方向盘自回中与力反馈的系统及方法。实现模拟驾驶车辆行进时的方向盘回正功能,并依据实际模拟的路况,完成车轮反馈到方向盘的抖动,使方向盘的操作高度仿真实际驾驶感受。
为解决上述技术问题,本发明的实施例提供一种汽车驾驶模拟器中方向盘自回中与力反馈的系统,包括:
力反馈控制模块,与实车转向机连接,用于获取所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩;
主控制模块,与所述力反馈控制模块连接,获取所述力反馈控制模块发送的所述方向盘转向角度和转向力矩,并对所述方向盘转向角度和所述转向力矩进行处理,产生力反馈控制信号,并发送给所述力反馈控制模块,由所述力反馈控制模块根据所述力反馈控制信号对所述实车转向机进行控制。
其中,所述力反馈控制模块具体用于,对所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩进行A/D采样,精度为10位,并对所述方向盘转向角度和转向力矩进行数字滤波,并将滤波后的方向盘转向角度和转向力矩发送给所述主控制模块。
其中,所述主控制模块具体用于,根据当前行驶速度与所述方向盘的转向角度和所述转向力矩的函数关系,计算产生方向盘反馈力,并将所述方向盘反馈力发送给所述力反馈控制模块。
其中,所述力反馈控制模块根据所述方向盘反馈力与其获取到的所述实车转向机的方向盘转向力矩,对所述实车转向机进行调整控制。
其中,所述力反馈控制模块根据所述方向盘反馈力与其获取到的所述实车转向机的方向盘转向力矩,通过脉宽调制技术对所述实车转向机进行调整控制。
其中,所述力反馈控制模块与所述主控制模块通过RS232接口连接。
其中,所述力反馈控制模块为单片机。
本发明的实施例还提供一种汽车驾驶模拟器中方向盘自回中与力反馈的方法,应用于汽车驾驶模拟器中方向盘自回中与力反馈的系统,所述系统包括:力反馈控制模块和主控制模块,所述方法包括:
所述力反馈控制模块获取所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩,并发送给所述主控制模块;
所述主控制模块对所述方向盘转向角度和所述转向力矩进行处理,产生力反馈控制信号,并发送给所述力反馈控制模块;
所述力反馈控制模块根据所述力反馈控制信号对所述实车转向机进行控制。
其中,所述力反馈控制模块获取所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩,并发送给所述主控制模块的步骤具体为:
所述力反馈控制模块对所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩进行A/D采样,精度为10位,并对所述方向盘转向角度和转向力矩进行数字滤波,并将滤波后的方向盘转向角度和转向力矩发送给所述主控制模块。
其中,所述主控制模块对所述方向盘转向角度和所述转向力矩进行处理,产生力反馈控制信号,并发送给所述力反馈控制模块的步骤具体为:
所述主控制模块根据当前行驶速度与所述方向盘的转向角度和所述转向力矩的函数关系,计算产生方向盘反馈力,并将所述方向盘反馈力发送给所述力反馈控制模块。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
上述方案通过采集实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩,并根据该转向角度、转向力矩,得到反馈控制信号,并根据该反馈控制信号对该实车转向机进行调整控制,可以改善反馈抖动的问题,实现模拟驾驶车辆行进时的方向盘回正功能,并依据实际模拟的路况,完成车轮反馈到方向盘的抖动,使方向盘的操作高度仿真实际驾驶感受。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示,为本发明的汽车驾驶模拟器中方向盘自回中与力反馈的系统框图,包括:
力反馈控制模块,与实车转向机连接,用于获取所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩;
主控制模块,与所述力反馈控制模块连接,获取所述力反馈控制模块发送的所述方向盘转向角度和转向力矩,并对所述方向盘转向角度和所述转向力矩进行处理,产生力反馈控制信号,并发送给所述力反馈控制模块,由所述力反馈控制模块根据所述力反馈控制信号对所述实车转向机进行控制。
其中,所述力反馈控制模块具体用于,对所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩进行A/D(模拟/数字)采样,精度为10位,并对所述方向盘转向角度和转向力矩进行数字滤波,并将滤波后的方向盘转向角度和转向力矩发送给所述主控制模块。
其中,所述主控制模块具体用于,根据当前行驶速度与所述方向盘的转向角度和所述转向力矩的函数关系,计算产生方向盘反馈力,并将所述方向盘反馈力发送给所述力反馈控制模块,反馈力计算公式如下:
F=(A1*α)n1+((A2-V)*A3)n2+A4
其中A1,A2,A3,A4,n1,n2为常数,α为转向角度,V为行驶速度,转向力矩用于检测实际产生的反馈力大小,以便实时调整反馈力。
进一步的,所述力反馈控制模块根据所述方向盘反馈力与其获取到的所述实车转向机的方向盘的转向力矩,对所述实车转向机进行调整控制。
其中,所述力反馈控制模块根据所述方向盘反馈力与其获取到的所述实车转向机的方向盘转向力矩,通过脉宽调制技术对所述实车转向机进行调整控制。
其中,所述力反馈控制模块与所述主控制模块通过RS232接口连接。
如图2所示,为主控制模块上的RS232电路,RS232电路实现和力反馈控制模块通讯。力反馈控制模块采集到的方向盘转向角度和转向力矩通过RS232接口传到主控制模块。其中TXD1、RXD1连接到主控制模块的主芯片相应端口,J2连接到力反馈控制模块(图3中的COM1)。
上述力反馈控制模块为单片机,具体CPU采用AVR公司ATmega128-16AU,8位AVR微处理器,带128KB在系统可编程Flash,EEPROM4096B,SRAM4096B,最高工作频率16MHZ,接口包括2个定时器,6路PWM,8路10位ADC等。方向盘转向角度采集采用10位A/D采样,实现电压值实时采样。从而确定方向盘旋转角度及当前位置,
如图3所示,为力反馈控制模块上的RS232电路,力反馈控制模块和主控制模块通讯采用RS232接口。其中TXD、RXD连接到力反馈控制模块的主控芯片相应端口,COM1连接到主控制模块(图2中的J2)。
本发明的上述实施例中,力反馈控制模块对实车转向机的方向盘的转向角度和转向力矩进行A/D采样,精度为10位,并对模拟量进行数字滤波,另外,软件与硬件双过流保护,保护值为30A。
实车转向机的电机还要求电流大于30A并持续>1s进行保护,自锁,断电后自恢复,过温度保护值为80℃,电机驱动MOSFET管处,根据温度控制散热风扇转速
实车转向机的传感器参数满足以下要求:
1、两路模拟信号平行输出(或总线数子输出);2、两路模拟信号基于2.5V对称;3、可跟踪范围为±2圈,即-720°~+720°;4、5V电源。
电机参数满足以下要求:
1、工作电压范围:DC10-16V;2、电机最大输出电流:30A;3、额定功率:200W。
接口方式满足以下要求:1、电机接口,使用实车接插件连接;2、角度传感器为7芯2.54接头;3,电源接口使用实车接插件连接。
外观尺寸为95mm*120mm。
综上所述,本发明的上述系统,采用实车方向盘及电动助力转向机,实现模拟驾驶车辆行进时的方向盘回正功能,并依据实际模拟的路况,完成车轮反馈到方向盘的抖动,使方向盘的操作高度仿真实际驾驶感受;同时还提高角度传感器的精度以及提高数据的传输速率,减少延迟。
与此同时,本发明的实施例还提供一种汽车驾驶模拟器中方向盘自回中与力反馈的方法,应用于汽车驾驶模拟器中方向盘自回中与力反馈的系统,所述系统包括:力反馈控制模块和主控制模块,所述方法包括:
所述力反馈控制模块获取所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩,并发送给主控制模块;
所述主控制模块对所述方向盘转向角度和所述转向力矩进行处理,产生力反馈控制信号,并发送给所述力反馈控制模块;
所述力反馈控制模块根据所述力反馈控制信号对所述实车转向机进行控制。
其中,所述力反馈控制模块获取所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩,并发送给主控制模块的步骤具体为:
所述力反馈控制模块对所述实车转向机的方向盘转向角度和转向力矩进行A/D采样,精度为10位,并对所述方向盘转向角度和转向力矩进行数字滤波,并将滤波后的方向盘转向角度和转向力矩发送给所述主控制模块。
其中,所述主控制模块对所述方向盘转向角度和所述转向力矩进行处理,产生力反馈控制信号,并发送给所述力反馈控制模块的步骤具体为:
所述主控制模块根据当前行驶速度与所述方向盘的转向角度和所述转向力矩的函数关系,计算产生方向盘反馈力,并将所述方向盘反馈力发送给所述力反馈控制模块。
需要说明的是:上述系统中的技术特征均适应用于该方法实施例中,也能达到相同的技术效果,在此不再赘述。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。