六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台

六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台是集机械、电气、计算机与自动控制技术于一体的虚拟仿真实验系统。六自由度平台是由六支油缸，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六只电动缸的伸缩运动，六自由度仿真运动平台可实现空间六个自由度的运动，即：俯仰、侧倾、横摆三个方向的转动以及纵向、横向、垂向三个方向的直线运动，可用于模拟车辆在道路行驶状况。该仿真平台的实验场景如图1所示。

图1  六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台

操作台内安装了控制卡系统、伺服驱动器、操作按钮、旋钮以及指示灯。带有三屏显示器接口的电脑，其中包含有3个操作软件：1）运动控制卡操作软件PEWIN32PRO ，用来进行通信检测，单缸调试，状态显示，控制卡系统变量及用户变量的设定等；2）平台演示程序Simulator（包含基本配置文件、动态库文件）用来测试平台各项指标；3）视景系统操作软件，用着各类车型驾驶培训用的。演示程序采用Microsoft Visual Studio 2008编程，其程序有参数设置、单缸调试、自由度运动调试、连续运动演示等4个操作界面。每个界面右侧为各界面切换按键和特殊功能键，通过点击“参数设置”、“单缸调试”、“连续运动演示”、“自由度运动调试”可分别进入对应界面进行操作。

应用工业计算机，将模拟平台的目标位置如中心点空间位置X、Y、Z及夹角α、β、γ输入计算机，计算机则自动计算出各伺服缸的目标位移，控制器则通过位置闭环以用户设定的速度，到达模拟平台目标姿态。伺服运动控制器包括相对独立的六组控制回路，对于每组回路由位置控制闭环组成，它和线性位移传感器、伺服比例阀和伺服缸构成快速度精度数字闭环控制系统。

该虚拟仿真实验平台以六自由度并联机构作为驾驶舱操纵仿真系统，能够实现驾驶舱对仿真图形的快速、稳定的反映，通过模拟驾驶舱和计算机实时生成汽车行驶过程中的虚拟视境、音响效果和运动仿真等驾驶环境, 以视景仿真管理软件实现虚拟环境的“沉浸感、交互性”特性，为驾驶人提供了在坡路、颠簸路面等以及车辆加减速、转向、侧滑时的运动临场感，同时能够针对轿车、货车、客车等各类车型进行包括临界、极限工况的全工况仿真实验，分析、预估和评价汽车的操纵稳定性、安全性、制动性、动力性和燃油经济性，对汽车运动性能控制系统进行仿真、评价、预测和优化，提供车型结构参数匹配的最优化方案等，对于汽车的设计开发具有重要而现实的意义。