CN111540252A - 特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN111540252A
CN111540252A CN202010666393.5A CN202010666393A CN111540252A CN 111540252 A CN111540252 A CN 111540252A CN 202010666393 A CN202010666393 A CN 202010666393A CN 111540252 A CN111540252 A CN 111540252A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering wheel
simulation
servo motor
vehicle
main control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010666393.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111540252B (zh
Inventor
张耀文
徐麟
张廷鹏
李木森
喻海峰
郑小平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Yangcongtou Technology Co ltd
Original Assignee
Chengdu Yangcongtou Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Yangcongtou Technology Co ltd filed Critical Chengdu Yangcongtou Technology Co ltd
Priority to CN202010666393.5A priority Critical patent/CN111540252B/zh
Publication of CN111540252A publication Critical patent/CN111540252A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111540252B publication Critical patent/CN111540252B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质,其中,特种车辆模拟器方向盘模拟方法,包括方向盘限位模拟步骤、方向盘复位模拟步骤和方向盘撞击回馈模拟步骤。本发明中方向盘角度采样、限位模拟、复位模拟和撞击回馈功能均通过主控计算机、电机驱动器、伺服电机和方向盘四部分配合控制软件实现,无需额外增加硬件,相对控制了实现成本,系统可靠性高;本发明通过方向盘的正转反转实现了震动模拟,且通过方向盘转动幅度和频率的不同模拟不同大小的撞击力,通过方向盘正反转幅度的不同模拟不同角度的撞击,低成本实现了较高的仿真效果。

Description

特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明属于车辆模拟设备领域,特别是涉及一种特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
在机场地面服务工作中,特种车辆驾驶员工作流程多、作业强度大,设备操作不当,极易造成航空器受损,影响机场正常运行。特种车辆驾驶员因其岗位特性,人才需求量较大,而培训周期长,时间跨度大,教员资源有限,单次培训人员数量也受限。因此,现在出现了特种车辆驾驶培训的模拟装置,现有的大多数车辆模拟装置在模拟的功能上与实际车辆还有一些差距,比如方向盘模拟中,现有的很多车辆模拟装置无法模拟方向盘的限位、复位以及碰撞时的震动等。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:特种车辆模拟器方向盘模拟方法,包括方向盘限位模拟步骤、方向盘复位模拟步骤和方向盘撞击回馈模拟步骤;
所述方向盘限位模拟步骤包括:
S11.设置伺服电机的限位参数;
S12.电机驱动器读取电机编码器的偏转角度数据,并将偏转角度数据传输给主控计算机;
S13.主控计算机根据偏转角度数据判断方向盘偏离中位的幅度是否超过预设的限位值,若是,则执行步骤S14,否则执行步骤S12;
S14.主控计算机判断方向盘的偏离方向并向电机驱动器发送限位指令,电机驱动器根据限位指令控制伺服电机输出限位力矩,然后执行步骤S12;
所述方向盘复位模拟步骤包括:
S21.设置伺服电机的复位参数;
S22.电机驱动器读取电机编码器的偏转角度数据,并将偏转角度数据传输给主控计算机;
S23.主控计算机根据偏转角度数据判断方向盘是否偏离中位,若是,则执行步骤S24,否则执行步骤S22;
S24.主控计算机判断方向盘的偏离方向并向电机驱动器发送复位指令,电机驱动器根据复位指令控制伺服电机输出复位力矩,然后执行步骤S22;
所述方向盘撞击回馈模拟步骤包括:
S31.主控计算机判断虚拟场景中的特种车辆是否发生碰撞,若是,则执行步骤S32,否则执行步骤S31;
S32.主控计算机向电机驱动器发送震动指令,电机驱动器根据震动指令向伺服电机产生脉冲信号驱动伺服电机转动。
优选的,所述S32包括:
主控计算机根据虚拟场景中的特种车辆的结构参数、车辆的行驶参数和碰撞物体的参数计算碰撞时车辆受到的冲击力大小和方向;
主控计算机根据车辆受到的冲击力大小和方向计算方向盘震动的频率和幅度;
主控计算机向电机驱动器发送震动指令,所述震动指令包括方向盘震动的频率和幅度;
电机驱动器根据震动指令向伺服电机产生脉冲信号驱动伺服电机转动,伺服电机带动方向盘进行一定频率的正反连续转动,实现震动的模拟。
优选的,车辆受到的冲击力来自车辆的左前方时,方向盘顺时针转动的幅度大于逆时针转动的幅度;
车辆受到的冲击力来自车辆的右前方时,方向盘顺时针转动的幅度小于逆时针转动的幅度;
车辆受到的冲击力来自车辆的正前方时,方向盘顺时针转动的幅度等于逆时针转动的幅度。
优选的,车辆受到的冲击力越大,则方向盘转动的幅度越大;车辆受到的冲击力越大,则方向盘转动的频率越高。
优选的,所述S14中的限位指令包括限位力矩的大小和方向。
优选的,所述S24中的复位指令包括复位力矩的大小和方向。
特种车辆模拟器方向盘模拟系统,包括:
方向盘;
伺服电机,其转轴经传动轴与方向盘连接;
电机编码器,设置在伺服电机上,用于检测伺服电机的转动数据;
电机驱动器,用于读取电机编码器检测到的转动数据,以及根据接收到的控制指令控制伺服电机的运行;
主控计算机,用于接收电机驱动器发出的转动数据,并根据转动数据以及预设参数生成控制伺服电机运行的控制指令,并将控制指令发送给电机驱动器。
优选的,所述预设参数包括伺服电机的限位值、伺服电机的限位力矩、伺服电机的复位值和伺服电机的复位力矩。
特种车辆模拟器方向盘模拟设备,包括主控计算机以及存储在主控计算机的存储器上并可在主控计算机上运行的计算机程序,主控计算机执行所述计算机程序时实现上述的方法。
特种车辆模拟器方向盘模拟的存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被主控计算机执行时实现上述的方法。
本发明的有益效果是:
(1)本发明中方向盘角度采样、限位模拟、复位模拟和撞击回馈功能均通过主控计算机、电机驱动器、伺服电机和方向盘四部分配合控制软件实现,无需额外增加硬件,相对控制了实现成本,系统可靠性高;
(2)本发明通过方向盘的正转反转实现了震动模拟,且通过方向盘转动幅度和频率的不同模拟不同大小的撞击力,通过方向盘正反转幅度的不同模拟不同角度的撞击,低成本实现了较高的仿真效果。
附图说明
图1为本发明中方向盘限位模拟时的一种组成框图;
图2为本发明中方向盘限位模拟时的一种流程框图;
图3为本发明中方向盘复位模拟时的一种组成框图;
图4为本发明中方向盘复位模拟时的一种流程框图;
图5为本发明中方向盘碰撞模拟时的一种流程框图;
图6为本发明中车辆正向碰撞物体时的一种示意图;
图7为本发明中车辆侧向碰撞物体时的一种示意图;
图8为本发明中车辆侧向碰撞物体时的一种受力分析示意图;
图9为本发明中车辆模拟器方向盘模拟系统的一种组成框图。
具体实施方式
下面将结合实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参阅图1-9,本发明提供一种特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质:
实施例一
特种车辆模拟器方向盘模拟方法,包括方向盘限位模拟步骤、方向盘复位模拟步骤和方向盘撞击回馈模拟步骤。
如图1和图2所示,所述方向盘限位模拟步骤包括:
S11.设置伺服电机的限位参数,所述限位参数包括限位力矩的大小、限位值等参数。
S12.电机驱动器读取电机编码器的偏转角度数据,并将偏转角度数据传输给主控计算机。
S13.主控计算机根据偏转角度数据判断方向盘偏离中位的幅度是否超过预设的限位值,若是,则执行步骤S14,否则执行步骤S12。
S14. 主控计算机判断方向盘的偏离方向并向电机驱动器发送限位指令,所述限位指令包括限位力矩的大小和方向,电机驱动器根据限位指令控制伺服电机输出限位力矩,然后执行步骤S12。
步骤S14中,若是正向偏离幅度(顺时针偏离幅度)超过限位值,则电机驱动器根据限位指令控制伺服电机输出一个反向的限位力矩(逆时针的限位力矩);若是反向偏离幅度(逆时针偏离幅度)超过限位值,则电机驱动器根据限位指令控制伺服电机输出一个正向的限位力矩(顺时针的限位力矩)。
本实施例的方案在驾驶员打方向的时候,如果打方向的幅度超出了限定圈数(限位值,如设定伺服电机转动过程中,其偏离中位的幅度都最多不超过1圈),则可以感受到伺服电机输出的转矩加载到方向盘上的效果,从而无法再往此方向转动方向盘,以起到限位的效果。
如图3和图4所示,所述方向盘复位模拟步骤包括:
S21.设置伺服电机的复位参数,所述复位参数包括复位力矩的大小、伺服电机回转速度等参数。
S22.电机驱动器读取电机编码器的偏转角度数据,并将偏转角度数据传输给主控计算机。
S23. 主控计算机根据偏转角度数据判断方向盘是否偏离中位,若是,则执行步骤S24,否则执行步骤S22。
S24. 主控计算机判断方向盘的偏离方向并向电机驱动器发送复位指令,所述复位指令包括复位力矩的大小和方向,电机驱动器根据复位指令控制伺服电机输出复位力矩,然后执行步骤S22。
步骤S24中,若是正向偏离(顺时针偏离)中位,则电机驱动器根据复位指令控制伺服电机输出一个反向的复位力矩(逆时针的复位力矩);若是反向偏离(逆时针偏离)中位,则电机驱动器根据复位指令控制伺服电机输出一个正向的复位力矩(顺时针的复位力矩)。
本实施例的方案在驾驶员打方向的时候,可以感受到伺服电机输出的转矩加载到方向盘上的效果,从而模拟出驾驶过程中打方向的阻尼效果。而方向盘偏转一定角度过后,在没有外力的作用下,将会随着伺服电机输出的反向转矩,自动回到中位,从而实现方向盘自动回中的效果,回到中位的速度为伺服电机回转速度。
如图5所示,所述方向盘撞击回馈模拟步骤包括:
S31. 主控计算机判断虚拟场景中的特种车辆是否发生碰撞,若是,则执行步骤S32,否则执行步骤S31;
S32.主控计算机向电机驱动器发送震动指令,电机驱动器根据震动指令向伺服电机产生脉冲信号驱动伺服电机转动,伺服电机带动方向盘进行一定频率的正反连续转动,实现震动的模拟。
所述步骤S32包括:
S321. 主控计算机根据虚拟场景中的特种车辆的结构参数、车辆的行驶参数和碰撞物体的参数计算碰撞时车辆受到的冲击力大小和方向。
S322.主控计算机根据车辆受到的冲击力大小和方向计算方向盘震动的频率和幅度。
S323.主控计算机向电机驱动器发送震动指令,所述震动指令包括方向盘震动的频率和幅度。
S324.电机驱动器根据震动指令向伺服电机产生脉冲信号驱动伺服电机转动。
本实施例中通过对方向盘震动的正转幅度和反转幅度进行控制,可以输出不同角度碰撞的模拟效果(方向盘的震动是由一定频率的正反转连续动作构成,如果正反转动作中,正转动作(顺时针)的幅度大于反转动作的幅度,则可以模拟车辆的左前方发生碰撞的效果,同理可得出右前方发生碰撞的效果,从而可以模拟出不同角度的碰撞效果)。
下面举例说明几种场景下碰撞的情况:
场景一:车辆正碰静止物体(建筑物)后,停止运动。
如图6所示,车辆匀速运动时和碰撞物(建筑物)发生正面碰撞的场景,车辆的行驶速度是V1,质量是M1,建筑物静止不动,车辆发生碰撞后静止,则发生碰撞的时候,动量P为:
P = M1*V1
根据动量定理,假设发生碰撞(车辆接触到碰撞物)到碰撞结束,整个时间周期为t,根据动量定理,可得出:
F*t=M1*V1
其中是车辆在发生碰撞过程中所受力的大小,根据以上公式便可以求出F=M1*V1/t,模拟碰撞过程中,可以将此力乘一个系数,作为方向盘震动幅度和频率的参考。
假设方向盘震动幅度为A,震动频率为f,算法中可以设定:
A=K1*F
f=K2*F
其中,K1和K2均是算法中设定的可调参数(可以人为输入,然后根据实际握方向盘的手感,调试调整),代表震动幅度和震动频率,呈现正比例关系(K1>0,K2>0),即力度F越大,方向盘震动越厉害,频率越高,由此,可以模拟出车辆正碰建筑物后静止的场景。
场景二:车辆正碰移动物体(弹性碰撞)
如图6所示,如果车辆正碰移动物体,车辆的速度是V1,质量是M1,移动物体的速度为V2,质量为M2,则碰撞发生前,系统的总动量为:
P 1= M1*V1+M2*V2 (公式11)
碰撞之前,系统的总能量(动能)为:
E1 = 1/2 *( M1*V1²+M2*V2²) (公式12)
在碰撞之后,假设车辆速度为V1',碰撞物体速度为V2',则此时系统的总动量为:
P2 = = M1*V1'+M2*V2' (公式13)
系统的总动能为:
E2 = 1/2 *( M1*V1'²+M2*V2'²) (公式14)
在弹性碰撞情况下,根据动量守恒定理,有:
P1 = P2 (公式15)
根据能量守恒定理,有:
E1 = E2 (公式16)
根据以上公式(11-16),由于V1,V2,M1,M2均为已知量,所以可以求出V1'和V2',即发生碰撞过后的车辆和碰撞物的速度。
对于车辆本身的动量变化△P = M1*(V1-V1'),根据冲量定理,
F*t=△P
其中F是车辆在发生碰撞过程中所受力的大小,此时便求得碰撞过程中车辆所受力F,根据场景一中的方法,则可控制方向盘震动,从而通过方向盘模拟出车辆正碰移动物体(弹性碰撞)的场景。
场景三:车辆正碰移动物体(非弹性碰撞)
非弹性碰撞,其碰撞过程中,有部分或者全部动能转化为其他形式的能量(热能),由于转化的比例受到碰撞物双方的材质、结构等影响,所以此参数(转化的热能)可以人工输入,或者根据不同材质,设定它和双方碰撞速度之间的映射关系:
设定热能E'=K*V
其中V为碰撞发生时候,双方的速度和,E'和双方速度和成正相关关系,如果速度和越大,则转化的热能越多(即消失的动能越多),K为比例关系,可以人为根据不同材质设定,也可以根据模拟实际效果调整调试。
如图6所示,如果车辆正碰移动物体,车辆的速度是V1,质量是M1,移动物体的速度为V2,质量为M2,则碰撞发生前,系统的总动量为
P 1= M1*V1+M2*V2 (公式21)
碰撞之前,系统的总能量(动能)为:
E1 = 1/2 *( M1*V1²+M2*V2²) (公式22)
在碰撞之后,假设车辆速度为V1',碰撞物体速度为V2',则此时系统的总动量为:
P2 = = M1*V1'+M2*V2' (公式23)
系统的总动能为:
E=E'+E2 (公式24)
其中: E2 = 1/2 *( M1*V1'²+M2*V2'²) (公式25)
E'即之前的转化的热能
在弹性碰撞情况下,根据动量守恒定理,有
P1 = P2 (公式26)
根据能量守恒定理,有
E1 = E=E'+ E2 (公式27)
根据以上公式(21-27),由于V1,V2,M1,M2,E'均为已知量,所以可以求出V1'和V2',即发生碰撞过后的车辆和碰撞物的速度。
对于车辆本身的动量变化△P = M1*(V1-V1'),根据冲量定理,
F*t=△P
其中F是车辆在发生碰撞过程中所受力的大小,此时便求得碰撞过程中车辆所受力F,根据场景一中的方法,则可控制方向盘震动,从而通过方向盘模拟出车辆正碰移动物体(非弹性碰撞)的场景。
关于方向盘正反转幅度比例计算:如果发生的是侧向碰撞,则可以调整正反转的幅度比例,来达到模拟不同角度的碰撞效果,例如震动时候,方向盘正反震动幅度一样,则模拟出正碰效果,如果正转震动幅度(顺时针)大于反转震动幅度(逆时针),则模拟出车辆左前方被碰撞的效果,即此刻感到方向盘右偏,反之则反。下面进行举例说明:
场景四:车辆侧向碰移动物体(弹性碰撞)
如图7所示,如果车辆和碰撞物是侧向碰撞(上图例子碰撞物在车辆的右侧),则需要对碰撞所产生的对车辆的冲量进行几何分解,分解为车辆运动方向上面的分量,和垂直于此方向的一个分量,如图8所示:
I为车辆所受到的冲量,可以分解为车辆运动方向的分量Ix和垂直于此方向的分量Iy:(平行四边形法则)。
其中和车辆同向方向上的分量Iy可以用来计算正面车辆所受到的冲击力Fy,方法如上述场景一、场景二和场景三同理。
其中垂直于此方向上的分量Ix,可以计算车辆横向受到的冲击力Fx,计算方法与场景1,2,3中的通过冲量来计算碰撞力的方法一样。
设定方向盘震动时刻,正向(顺时针)震动的幅度为A1,反向震动的幅度为A2,则在发生车辆正碰时间时候,有
A1 = A2
上述场景中,发生右侧碰撞,则方向盘震动幅度
A1<A2
即一个震动周期内,方向盘逆时针(反向)震动幅度要大于正向震动幅度,方向盘逆时针反偏。
此时A1和A2之间的比例关系A2/A1为大于1的正数:A2/A1>1
此比值设为Ka,即Ka = A2/A1;且Ka>1
由于实际情况下,车辆所受的横向冲力越大,则方向盘震动偏转就越厉害,所以Ka和车辆横向受到的冲击力Fx成正相关关系:
Ka = K*Fx
其中,K为比例系数,表示横向冲击力Fx越大,则对方向盘造成的偏转幅度Ka就越大。
K参数可人为设定,调试过程中,可根据实际调试手感,调试改变K参数的值(此值调得越大,则发生侧向碰撞时候,方向盘偏转越厉害)
由此,可以模拟出车辆发生侧向碰撞时候的手感。
同理,设定场景为非弹性碰撞时,只需要按照场景三的方法改变冲量的计算方式即可。
实施例二
如图9所示,特种车辆模拟器方向盘模拟系统,包括方向盘、伺服电机、电机编码器、电机驱动器和主控计算机。
所述方向盘经传动轴与伺服电机的转轴连接。
所述电机编码器设置在伺服电机上,用于检测伺服电机的转动数据。在使用方向盘时,伺服电机的转轴带动电机编码器的编码圆盘转动,伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,通过记录发送给伺服电机的脉冲数量以及同时收回的脉冲数量,即可精确测量出伺服电机的旋转角度。
系统启动后,方向盘通过传动轴带动伺服电机,电机编码器测量出伺服电机旋转的角度并反馈到电机驱动器,主控计算机从电机驱动器读取电机编码器测量到的方向盘角度信息。方向盘带动伺服电机的顺时针转动一圈数据为360.00,逆时针转动一圈数据为-360.00,最大540°,最小-540°,方向盘旋转角度精确到0.01°。
所述电机驱动器通过动力线与伺服电机连接,电机驱动器通过编码信号线与电机编码器连接,电机驱动器用于读取电机编码器检测到的转动数据,以及根据主控计算机发送过来的控制指令生成伺服电机驱动信号,控制伺服电机的运行。
所述主控计算机用于设置预设参数以及接收电机驱动器发过来的转动数据,所述预设参数包括伺服电机的限位值、伺服电机的限位力矩、伺服电机的复位值和伺服电机的复位力矩,主控计算机根据转动数据以及预设参数生成控制伺服电机运行的控制指令,所述控制指令包括限位指令、复位指令等,并将控制指令发送给电机驱动器。
模拟方向盘的限位时,若检测到方向盘正向偏离幅度(顺时针偏离幅度)超过限位值,则电机驱动器根据主控计算机发出的限位指令控制伺服电机输出一个反向的限位力矩(逆时针的限位力矩);若检测到方向盘反向偏离幅度(逆时针偏离幅度)超过限位值,则电机驱动器根据主控计算机发出的限位指令控制伺服电机输出一个正向的限位力矩(顺时针的限位力矩);若检测到方向盘的偏离幅度未超过限位值,则停止限位力矩的输出。
模拟方向盘的复位时,若检测到方向盘正向偏离(顺时针偏离)中位,则电机驱动器根据主控计算机发出的复位指令控制伺服电机输出一个反向的复位力矩(逆时针的复位力矩);若检测到方向盘反向偏离(逆时针偏离)中位,则电机驱动器根据主控计算机发出的复位指令控制伺服电机输出一个正向的复位力矩(顺时针的复位力矩);若检测到方向盘的未偏离中位,则停止复位力矩的输出。
模拟方向盘的撞击回馈时,主控计算机判断虚拟场景中的特种车辆是否发生碰撞,若是,则主控计算机向电机驱动器发送震动指令,所述震动指令包括方向盘震动的频率和幅度,电机驱动器根据震动指令向伺服电机产生脉冲信号驱动伺服电机转动。方向盘震动的频率和幅度由主控计算机根据虚拟场景中特种车辆的结构参数、车辆的行驶参数和碰撞物体的参数计算得到。
实施例三
特种车辆模拟器方向盘模拟设备,包括主控计算机以及存储在主控计算机的存储器上并可在主控计算机上运行的计算机程序,主控计算机执行所述计算机程序时实现实施例一所述的方法。
实施例四
特种车辆模拟器方向盘模拟的存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被主控计算机执行时实现实施例一所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.特种车辆模拟器方向盘模拟方法,其特征在于,包括方向盘限位模拟步骤、方向盘复位模拟步骤和方向盘撞击回馈模拟步骤;
所述方向盘限位模拟步骤包括:
S11.设置伺服电机的限位参数;
S12.电机驱动器读取电机编码器的偏转角度数据,并将偏转角度数据传输给主控计算机;
S13.主控计算机根据偏转角度数据判断方向盘偏离中位的幅度是否超过预设的限位值,若是,则执行步骤S14,否则执行步骤S12;
S14.主控计算机判断方向盘的偏离方向并向电机驱动器发送限位指令,电机驱动器根据限位指令控制伺服电机输出限位力矩,然后执行步骤S12;
所述方向盘复位模拟步骤包括:
S21.设置伺服电机的复位参数;
S22.电机驱动器读取电机编码器的偏转角度数据,并将偏转角度数据传输给主控计算机;
S23.主控计算机根据偏转角度数据判断方向盘是否偏离中位,若是,则执行步骤S24,否则执行步骤S22;
S24.主控计算机判断方向盘的偏离方向并向电机驱动器发送复位指令,电机驱动器根据复位指令控制伺服电机输出复位力矩,然后执行步骤S22;
所述方向盘撞击回馈模拟步骤包括:
S31.主控计算机判断虚拟场景中的特种车辆是否发生碰撞,若是,则执行步骤S32,否则执行步骤S31;
S32.主控计算机向电机驱动器发送震动指令,电机驱动器根据震动指令向伺服电机产生脉冲信号驱动伺服电机转动。
2.根据权利要求1所述的特种车辆模拟器方向盘模拟方法,其特征在于,所述S32包括:
主控计算机根据虚拟场景中的特种车辆的结构参数、车辆的行驶参数和碰撞物体的参数计算碰撞时车辆受到的冲击力大小和方向;
主控计算机根据车辆受到的冲击力大小和方向计算方向盘震动的频率和幅度;
主控计算机向电机驱动器发送震动指令,所述震动指令包括方向盘震动的频率和幅度;
电机驱动器根据震动指令向伺服电机产生脉冲信号驱动伺服电机转动,伺服电机带动方向盘进行一定频率的正反连续转动,实现震动的模拟。
3.根据权利要求2所述的特种车辆模拟器方向盘模拟方法,其特征在于,车辆受到的冲击力来自车辆的左前方时,方向盘顺时针转动的幅度大于逆时针转动的幅度;
车辆受到的冲击力来自车辆的右前方时,方向盘顺时针转动的幅度小于逆时针转动的幅度;
车辆受到的冲击力来自车辆的正前方时,方向盘顺时针转动的幅度等于逆时针转动的幅度。
4.根据权利要求2所述的特种车辆模拟器方向盘模拟方法,其特征在于,车辆受到的冲击力越大,则方向盘转动的幅度越大;车辆受到的冲击力越大,则方向盘转动的频率越高。
5.根据权利要求1所述的特种车辆模拟器方向盘模拟方法,其特征在于,所述S14中的限位指令包括限位力矩的大小和方向。
6.根据权利要求1所述的特种车辆模拟器方向盘模拟方法,其特征在于,所述S24中的复位指令包括复位力矩的大小和方向。
7.特种车辆模拟器方向盘模拟系统,其特征在于,包括:
方向盘;
伺服电机,其转轴经传动轴与方向盘连接;
电机编码器,设置在伺服电机上,用于检测伺服电机的转动数据;
电机驱动器,用于读取电机编码器检测到的转动数据,以及根据接收到的控制指令控制伺服电机的运行;
主控计算机,用于接收电机驱动器发出的转动数据,并根据转动数据以及预设参数生成控制伺服电机运行的控制指令,并将控制指令发送给电机驱动器。
8.根据权利要求7所述的特种车辆模拟器方向盘模拟系统,其特征在于,所述预设参数包括伺服电机的限位值、伺服电机的限位力矩、伺服电机的复位值和伺服电机的复位力矩。
9.特种车辆模拟器方向盘模拟设备,包括主控计算机以及存储在主控计算机的存储器上并可在主控计算机上运行的计算机程序,其特征在于,主控计算机执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的方法。
10.特种车辆模拟器方向盘模拟的存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被主控计算机执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的方法。
CN202010666393.5A 2020-07-13 2020-07-13 特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质 Active CN111540252B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010666393.5A CN111540252B (zh) 2020-07-13 2020-07-13 特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010666393.5A CN111540252B (zh) 2020-07-13 2020-07-13 特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111540252A true CN111540252A (zh) 2020-08-14
CN111540252B CN111540252B (zh) 2020-10-23

Family

ID=71979876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010666393.5A Active CN111540252B (zh) 2020-07-13 2020-07-13 特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111540252B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114023179A (zh) * 2021-12-09 2022-02-08 北京智扬北方国际教育科技有限公司 一种电动座椅与气囊一体化实训台

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936955A (en) * 1974-12-17 1976-02-10 Driver Training Institute Driver training simulator
JP2003345233A (ja) * 2002-05-28 2003-12-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 模擬振動発生装置及び方法
CN101770708A (zh) * 2010-01-28 2010-07-07 公安部交通管理科学研究所 驾驶行为研究仿真试验平台系统
WO2010127421A2 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Tiago Leopoldo Guedes Moreira Simulator model for radio-controlled models
CN102218217A (zh) * 2010-04-19 2011-10-19 基利摩公司 方向性游戏控制器
CN104157179A (zh) * 2014-08-22 2014-11-19 吉林大学 基于c-eps结构的力感模拟系统
CN204926590U (zh) * 2015-09-17 2015-12-30 吴展雄 一种用于汽车模拟驾驶平台的电子模拟方向盘装置
CN105894889A (zh) * 2016-05-09 2016-08-24 合肥工业大学 一种多维可调汽车转向操纵模拟与测试系统及其视景控制方法
CN107144436A (zh) * 2017-05-27 2017-09-08 陈志� 一种设有转向机装置的新型汽车
CN107256655A (zh) * 2017-08-06 2017-10-17 深圳市中智仿真科技有限公司 一种驾驶模拟器方向盘力反馈系统
CN107731040A (zh) * 2017-10-20 2018-02-23 安徽奥兹信息科技有限公司 用于vr设备的模拟方向盘及其模拟驾驶设备
CN207611514U (zh) * 2017-09-29 2018-07-13 南昌墨泥软件有限公司 一种轴限位及编码测量的驾驶模拟器转向装置
CN108335563A (zh) * 2018-03-09 2018-07-27 威海华软信息技术有限公司 一种g力赛车模拟器
JP6432025B2 (ja) * 2017-04-12 2018-12-05 有限会社神明工務店 免震体験装置及びこの装置の利用方法
WO2018232319A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Faac Incorporated Driving simulation scoring system
CN109300358A (zh) * 2018-12-17 2019-02-01 吉林大学 一种驾驶模拟器转向控制机构及其控制方法
US10403164B2 (en) * 2013-06-13 2019-09-03 Amst-Systemtechnik Gmbh Self-propelled, highly dynamic driving simulator
CN110782739A (zh) * 2019-12-05 2020-02-11 航天科工系统仿真科技(北京)有限公司 一种方向盘力反馈装置和驾驶模拟系统

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936955A (en) * 1974-12-17 1976-02-10 Driver Training Institute Driver training simulator
JP2003345233A (ja) * 2002-05-28 2003-12-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 模擬振動発生装置及び方法
WO2010127421A2 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Tiago Leopoldo Guedes Moreira Simulator model for radio-controlled models
CN101770708A (zh) * 2010-01-28 2010-07-07 公安部交通管理科学研究所 驾驶行为研究仿真试验平台系统
CN102218217A (zh) * 2010-04-19 2011-10-19 基利摩公司 方向性游戏控制器
US10403164B2 (en) * 2013-06-13 2019-09-03 Amst-Systemtechnik Gmbh Self-propelled, highly dynamic driving simulator
CN104157179A (zh) * 2014-08-22 2014-11-19 吉林大学 基于c-eps结构的力感模拟系统
CN204926590U (zh) * 2015-09-17 2015-12-30 吴展雄 一种用于汽车模拟驾驶平台的电子模拟方向盘装置
CN105894889A (zh) * 2016-05-09 2016-08-24 合肥工业大学 一种多维可调汽车转向操纵模拟与测试系统及其视景控制方法
JP6432025B2 (ja) * 2017-04-12 2018-12-05 有限会社神明工務店 免震体験装置及びこの装置の利用方法
CN107144436A (zh) * 2017-05-27 2017-09-08 陈志� 一种设有转向机装置的新型汽车
WO2018232319A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Faac Incorporated Driving simulation scoring system
CN107256655A (zh) * 2017-08-06 2017-10-17 深圳市中智仿真科技有限公司 一种驾驶模拟器方向盘力反馈系统
CN207611514U (zh) * 2017-09-29 2018-07-13 南昌墨泥软件有限公司 一种轴限位及编码测量的驾驶模拟器转向装置
CN107731040A (zh) * 2017-10-20 2018-02-23 安徽奥兹信息科技有限公司 用于vr设备的模拟方向盘及其模拟驾驶设备
CN108335563A (zh) * 2018-03-09 2018-07-27 威海华软信息技术有限公司 一种g力赛车模拟器
CN109300358A (zh) * 2018-12-17 2019-02-01 吉林大学 一种驾驶模拟器转向控制机构及其控制方法
CN110782739A (zh) * 2019-12-05 2020-02-11 航天科工系统仿真科技(北京)有限公司 一种方向盘力反馈装置和驾驶模拟系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张微微: ""驾驶模拟器方向盘实时力感模拟的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114023179A (zh) * 2021-12-09 2022-02-08 北京智扬北方国际教育科技有限公司 一种电动座椅与气囊一体化实训台

Also Published As

Publication number Publication date
CN111540252B (zh) 2020-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022078289A1 (zh) 一种自动驾驶的仿真测试系统和方法
CN106970364B (zh) 一种车载雷达在环实时仿真测试系统及其方法
CN109581892B (zh) 全捷联导弹制导控制系统双转台半实物仿真系统及方法
Rojas et al. Holonomic control of a robot with an omnidirectional drive
US9188507B2 (en) Systems and methods for testing a steering control unit including a test stand
CN104228845B (zh) 使用观测器的手/方向盘接触的状态检测
JP2847411B2 (ja) ビデオシュミレータ用ステアリング制御装置
KR100904767B1 (ko) 차량의 충돌 예방 시스템 시험 평가 장치
CN102567575B (zh) 航天器虚拟正弦振动试验方法
Verburg et al. VEHIL: developing and testing intelligent vehicles
CN108444726A (zh) 车辆测试系统
CN111540252B (zh) 特种车辆模拟器方向盘模拟方法、系统、设备及存储介质
Youcef-Toumi et al. Impact and force control: Modeling and experiments
JP2018508814A (ja) ドライビングシミュレータの運転法
CN109291055B (zh) 机器人运动控制方法、装置、计算机设备和存储介质
KR102391668B1 (ko) 가상현실을 이용한 자율주행 ai 시뮬레이션 시스템 및 방법
JPS6140994B2 (zh)
JP3367641B2 (ja) ロボットの制御装置
JP2021505463A (ja) 速度の確認サイクルによるテストサイクルを生成するためのパワーステアリングシステムにおけるサーボモータの使用
CN104968964A (zh) 减振装置
CN112783142B (zh) 车道居中控制的仿真测试系统、方法、设备和存储介质
Li et al. A real-time co-simulation framework for virtual test and validation on a high dynamic vehicle test bed
JPH04232829A (ja) ドライビングシミュレータのステアリング反力発生装置及び演算方法
KR20210148309A (ko) 레이더 원시 데이터의 컴퓨터-구현 시뮬레이션을 위한 방법
Deguet et al. Models and algorithms for the collision of rigid and deformable bodies

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant