汽车模拟驾驶系统课件.ppt

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1、题目：汽车模拟驾驶系统的设计作者：陈亮指导教师：孙上媛汽车模拟驾驶系统的设计1.本文设计的主要目的、意义、范围、国内外发展状况以及需要解决的问题。2.设计方案的分析、比较以及方案采取的措施等，将用图表和文字进行说明。3.机械元件的设计与计算，元件的组成及元件的参数性能指标，此部分进行概述说明。4.此篇设计的重要部分，硬件设计、软件主程序流程及各子程序流程及控制程序，包括控制程序设计、各种电气控制线路设计及功能电路设计。5.概括说明本设计的情况和价值，对特色、创新、性能进行总结及今后的发展状况。一、驾驶模拟

2、系统的分类与发展及模拟器的介绍汽车模拟驾驶系统是利用计算机技术、控制技术、声像技术、机械工程技术和车辆工程技术等多种技术对车辆的行驶及相关环境进行模拟，使学员可以在室内进行逼真的车辆驾驶学习。本文主要论述了汽车驾驶模拟系统设计的实现，研究内容主要包括汽车模拟驾驶系统的组成和六自由度运动模拟器系统的设计及其他们之间的数据通信等。汽车模拟驾驶系统从功能可分为训练型和研究型两种，根据视景系统分为被动式和主动式，根据运动机构可分为座位固定式、整车转鼓式和座位可动式。使用驾驶模拟系统有如下优点：1安全性高2再现性好3

3、容易设定各种条件，经济性高。驾驶模拟器的历史及现状，主要介绍的是本文中使用的六自由度模拟器的组成及发展状况。二、系统的总体设计方案系统的工作过程及汽车动力学概述：系统的工作过程如下:驾驶员对操纵控制装置的方向盘、档位、油门、刹车等部件进行操作，相关信号经单片机采集后，通过串口传递给各系统。此图为汽车动力学结构图模拟驾驶系统应该由三大部分组成：驾驶模拟器运动模拟器处理器驾驶模拟器硬件构成：包括油门、刹车、离合踏板中的压力传感器，方向盘中的扭矩传感器以及变速箱中的行程开关。汽车驾驶模拟驾驶系统的软件构成运动模拟

4、器：运动模拟器的实质为工业机器人，下面对工业机器人进行简单的介绍。人机交互系统是使操作人员参与机器人控制与机器人进行联系的装置，此图为人机信息交流大闭环系统示意图本设计中的运动模拟器为六自由度运动模拟器，由六个液压缸组成，液压缸为交叉排列，六个液压缸与底板的连接点在一个同心圆上。三、系统各部分的设计与计算本系统中的机械部分的设计主要是运动模拟器的设计，其中需要计算的部分为液压缸的选择和活塞杆稳定性的计算。液压缸主要几何尺寸的计算：（1）液压缸内径D的计算(2)活塞杆直径d的计算取d/D=0.5（3）单杆活塞

5、液压缸推力F（4）单杆活塞式液压缸的拉力液压缸主要零件的材料:（1）缸体的材料：液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管（2）缸盖的材料：选用35、45号锻钢或ZG35、ZG45铸钢或HT200、HT300、HT350铸铁等材料。（3）活塞的材料：耐磨铸铁、灰铸铁（HT300、HT350）及铝合金等。（4）活塞杆材料：本设计中因为是实心活塞杆，因此选用45钢活塞杆稳定性验算:液压缸承受轴向压缩载荷时，当活塞杆直径d与活塞杆长度之比大于10时，应校核活塞杆的纵向抗弯强度或稳定性。本设计中液压缸承受偏心

6、载荷，此时经计算，得到的活塞杆直径小于20，则取活塞杆直径20符合要求。四、系统原理总设计此图为模拟机的系统流程图，模拟机总控模块位于软件系统的顶层，总体管理图形实时生成系统、训练考核系统、模拟驾驶专家系统的工作数据采集与执行系统作为模拟训练机的人机输入接口和执行输出接口，模拟机总控模块需要管理协调数据采集与执行系统单片机控制系统硬件电路原理图汽车驾驶模拟系统的计算机控制系统由单片微型计算机简称单片机各功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及

7、串行通讯接口等部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。单片机控制系统硬件电路设计见图单片机控制装置的总体设计。MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构单片机选择的型号是8031值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一动能的输入输出或第二功能。MCS-51单片机的片外总线结构电气元件及型号：控制系统的器件组成有：单片机（型号：AT89C51）、A/D转换芯片（型号：ADC0809），地址锁存器（型号：74LS373），双组驱动器/接收器（型号：MAX232）以及开关等。本设计在此部分中

8、队各个重要器件进行了详细的介绍。程序设计设计部分：该程序主要用于实现单片机与PC机的通信功能。从而能够使单片机与PC机之间实现数据的互相交换。该程序运用汇编语言进行编写。一个完整的汇编语言源程序通常由若干个逻辑段（segment）组成，包括数据段、附加段、堆栈段和代码段，它们分别映射到存储器中的物理段上。在设计中我用了单片机编程的程序形式，进行程序设计，同时从多篇论文及设计中整合而成。本设计中大量的参考了国内外论