[發明專利]一種液電耦合的汽車運動模擬平臺裝置和方法

在審

• 申請號: 201811324121.6
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109192051A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 莊曄;高學亮
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 姜姍姍

本發明涉及一種液電耦合的汽車運動模擬平臺裝置，包括運動平臺、支撐平臺、固定在支撐平臺上的4個連通液壓機構和直線運動單元；連通液壓機構的移動液壓缸的缸筒與運動平臺通過球鉸連接，球鉸與運動平臺的位置關系與汽車輪胎與車身的布置一致，連通液壓機構的固定液壓缸的活塞桿與直線運動單元的傳動機構固定連接；運動平臺上固定有位移角度傳感器。通過控制伺服電機的轉向和轉速，進而實現對運動平臺的位姿控制，能夠模擬汽車在行駛過程中的車身位姿，解決了現有汽車運動模擬裝置成本高、結構復雜、控制繁瑣和不適合做耐久性實驗的問題。

技術領域

本發明屬于汽車運動模擬技術領域，具體涉及一種液電耦合的汽車運動模擬平臺裝置和方法。

背景技術

汽車運動模擬平臺是一種用于模擬汽車駕駛人員動態感受的地面模擬仿真設備，能夠讓模擬平臺上的駕乘人員感受到真實汽車行駛過程中相近的瞬時過載及姿態變化。運動模擬平臺的發展歷史大致可分為如下三個階段：第一階段為機電模擬階段該時期的運動模擬平臺不具備基本的運動及動力學學解算功能，無法準確還原出駕駛員的真實運動感受；第二個階段為電子模擬階段在這一時期電子技術快速發展，誕生了第一臺電子計算機，研究人員開始利用模擬電路來解算汽車動力學模型，使得模擬平臺的各方面性能有了較大程度的提升。但是由于模擬電路的增加，帶來了更多的累積誤差，嚴重影響了對精度的要求；第三階段是數字模擬階段該階段典型的特征是成功地將數字計算機技術應用于運動模擬平臺的開發過程中。數字計算機克服了模擬電路硬件所產生的累積誤差，使得計算能力大幅度提高，進一步提高了數學模型的求解精度，大幅度提升了運動模擬平臺動態模擬能力。

國外的運動模擬平臺大都采用六自由度的并聯機構，但是對于汽車而言，在某些自由度方向只需要做微小的運動就能快速改變運動軌跡。由于其改變幅度甚至遠遠低于人體感知閾值，所以使用少自由度的運動模擬平臺進行動態模擬成為可能，而當不必要的自由度被減少之后，機構的復雜程度和研制成本就將大大降低，但價格仍是非常昂貴。

現階段的汽車運動模擬平臺可分為液壓作動器式和電缸作動器式兩種運動輸出方式。

液壓作動器控制模式的汽車運動模擬平臺裝置存在的主要問題是：

1、需要通過液壓泵站和液壓系統實現液壓缸體運動輸出，控制結構復雜，控制邏輯繁瑣，設備安裝調試難度極大，導致后期裝置的使用難度大及平臺維護成本高；

2、運行時噪聲大，在液壓泵的作用下，平臺運動過程中缸體內的液壓油壓力高，極易導致液壓回路的漏油問題，同時對工作空間產生的嚴重的噪音污染。

電缸作動器控制模式的汽車運動模擬平臺裝置存在的主要問題是：

1、需要通過復雜的電器控制系統進行平臺控制，控制策略復雜，由于電缸作動器的零件布置受空間限制，導致電缸輸出扭矩、輸出量程和運行速度受限，針對大量程、大扭矩和高速輸出的汽車極限工況運行難于實現；

2、電缸作動器中的電機、減速器等部分組成零部件為汽車運動模擬平臺隨動部件，導致電缸作動器在運行過程中轉動慣量大，從而影響電缸作動器控制的汽車運動模擬平臺裝置的啟動和制動速度，嚴重影響了平臺裝置的運動模擬性能，同時平臺裝置轉動慣量大直接導致運行能耗高。

綜上所述，亟需在滿足應用需求和低成本的要求下，開發一種汽車運動模擬平臺裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種液電耦合的汽車運動模擬平臺裝置，滿足模擬實際使用工況下汽車位姿變化的應用需求為前提，解決了現有汽車運動模擬裝置成本高、結構復雜、控制繁瑣和不適合做耐久性實驗的問題。

本發明的目的通過如下技術方案實現：