车辆防抱制动过程的可视化仿真

论文摘要

本文主要研究了车辆防抱死制动系统的自寻优控制方法及其可视化仿真动画的实现。 建立了整个车辆的动力学模型、车轮轮胎模型、制动器模型，采用Matlab/Simulink软件搭建了汽车液压ABS系统的仿真模型。 针对几种常用的主要采用逻辑门限值控制的方法，提出了一种自寻最优控制方法，并在已有的单轮汽车模型之上，重点考虑了载荷转移问题，建立了双轮汽车的数学模型，将该方法运用于双轮汽车的模型在三种典型路面的仿真。结果表明在各种路面车轮几乎没有抱死，显示了自寻优避免车轮抱死的能力；滑移率的值基本上一直接近并围绕最佳滑移率变化，说明该方法充分利用了路面性能，制动性能较好；制动力矩及制动力随着路面条件的变化自动做出相应调整，实现了路面自动识别功能。将该方法应用于四轮车辆在对称路面直线制动状况进行仿真，仿真效果也较好，说明ABS的自寻优方法是可行并值得推广的。 介绍了计算机三维动画技术和虚拟现实技术，对三维动画和虚拟现实技术的原理、特征、研究方法及应用领域进行了论述。 通过计算机辅助造型技术建立车身和轮胎的三维模型，将前述仿真结果进行合理处理，得到车辆制动可视化仿真所需的关键帧，在3DS MAX中将车身和轮胎分别进行关键帧动画的设置，并进行动画的渲染，最终得到整个车辆防抱制动仿真动画。 总之，研究结果显示自寻优控制方法应用于汽车防抱死制动系统不仅具有理论意义，而且具有实用价值，通过运用计算机造型技术和动画技术与数字仿真技术相结合，对ABS制动过程进行研究，效果非常直观，是一种行之有效的研究方法，对于观察ABS制动过程、改进控制算法具有现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 ABS系统的基本原理
• 1.2 ABS的发展历史与研究现状
• 1.2.1 国外 ABS的发展历史
• 1.2.2 国内情况
• 1.3 车辆 ABS制动过程的动画仿真
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 ABS系统的组成及控制技术
• 2.1 ABS系统的基本组成
• 2.1.1 车轮转速传感器
• 2.1.2 电子控制单元（ECU）
• 2.1.3 制动压力调节器
• 2.2 汽车制动时的运动分析
• 2.2.1 汽车制动的受力分析
• 2.2.2 车轮滑移率
• 2.3 几种常见的控制策略
• 2.4 自寻最优控制理论阐述
• 2.4.1 自寻最优控制理论原理
• 2.4.2 自寻最优 ABS控制逻辑
• 第三章 ABS系统建模及数字仿真
• 3.1 汽车建模
• 3.1.1 单轮汽车模型
• 3.1.2 载荷转移现象
• 3.1.3 双轮模型建立
• 3.1.4 四轮汽车模型
• 3.1.5 轮胎模型
• 3.1.6 制动器模型
• 3.2 自寻优控制的仿真研究
• 3.2.1 轮胎-路面模型
• 3.2.2 双轮模型仿真
• 3.2.3 四轮模型的数字仿真
• 3.2.4 仿真小结
• 第四章 计算机动画与虚拟现实技术
• 4.1 三维动画技术
• 4.1.1 三维动画技术应用原理及特点
• 4.1.2 三维动画研究方法
• 4.2 虚拟现实技术（VR技术）
• 4.2.1 虚拟现实技术（VR技术）概述
• 4.2.2 虚拟现实系统（VR技术）特征
• 4.2.3 虚拟现实技术（VR技术）应用领域
• 4.3 3DS MAX动画制作技术
• 4.3.1 轨迹视图
• 4.3.2 关键帧动画技术
• 4.3.3 动画控制器
• 4.3.4 动画约束
• 4.3.5 Character studio角色动画技术
• 4.3.6 （Inverse Kinematics）反向运动学动画
• 第五章 车辆建模及防抱制动动画实现
• 5.1 车辆及场景的计算机辅助三维建模
• 5.1.1 三维模型的分类
• 5.1.2 车身造型的曲面建模方法
• 5.1.3 车辆模型的生成
• 5.1.4 路面及天气环境的模拟
• 5.2 车辆防抱动画的设计
• 5.2.1 车身动画的设计
• 5.2.2 车轮动画的设计
• 5.2.3 车轮摄像机动画的设定
• 5.2.4 场景材质的指定
• 5.2.5 动画文件的渲染和输出
• 5.2.6 防抱动画设计小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文研究工作总结
• 6.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 己发表的论文
• 致谢