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摘要：汽车的转向车轮在回正力矩的作用下可以满足恢复到直线行驶的要求。回正力矩仿真程度是影响驾驶员能否达到实车检验效果的关键因素。本文通过单片器控制直流电机来达到模拟汽车在行驶过程中的回正力矩的效果。本系统通过计算机计算出汽车在行驶过程中的回正力矩，再经过串口通信电路把这个数据传送到单片机上，单片机通过PWM（脉宽调制）控制直流电机实现力矩的输出来实现汽车转向系统回正力矩的仿真。经过实验验证，本系统不但使汽车行驶过程中的实际情况得到了准确的反映，而且还比较准确的模拟了汽车转向系统受到的回正力矩。
关键词：汽车驾驶模拟器 回正力矩 单片机 直流电机
1007-9416（2013）06-0012-02
1 引言
驾驶员在汽车驾驶模拟器上不仅能实现实车驾驶上一系列操控动作，通过识景仿真系统体验实车的感觉。集合了传感器、计算机三维实时动画、计算机接口、人工智能、数据通信、网络、多媒体等多种先进技术的汽车驾驶模拟器用于研究和训练时，可以模拟不同路况、天气状况，让驾驶员获得逼真的“路感”，以及以分析汽车的性能指标。驾驶模拟器的在研究和训练中可以节省大量的自然资源，因此得到了越来越广泛的应用。
转向系统是车辆的重要组成部分。车辆转向系统的发展经历了机械式转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统四个阶段[3]-[9]。方向盘回正力矩的仿真效果直接影响到汽车驾驶模拟器的真实感。过去采用特性弹簧或大型液压元器件输出力矩，不是仿真误差太大，达不到动态仿真效果，就是造价太高不能只能用于科学研究而不能在日常生活中推广[10]。近年来，随着电子技术发展，电子元器件的成本大幅下降，使直流电动机作为回正力矩的生成部件得到广泛的应用。
本系统通过直流力矩电机输出力矩实现回正力矩的模拟。由于直流力矩电机输出力矩与电流之间构成正比关系，控制好直流电机电流的大小就能准确的控制直流电机的输出力矩。本系统回正力矩的模拟是通过单片机的PWM（脉宽调制）方式控制直流电机的平均电压，选择输出力矩所需要的占空比，实现所需输出力矩的控制。
6 结语
本系统以单片机C8051与运动控制芯片LM629处运动控制H桥组件LMD18200构成直流伺服系统，通过积分分离型PID控制算法把输出力矩控制在一定误差范围内，提高了输出力矩的精确度。经实验验证，本系统力矩的输出值与计算理论值非常接近，达到了方向盘回正力矩仿真的效果。
参考文献
尹念东，陈定方，李安定.基于OpenS的分布式虚拟汽车驾驶视景系统设计与实现[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2006（6）：984-987.
李安定，陈定方.基于OpenS的汽车驾驶模拟器场景建模技术研究[J].工程设计学报，2006（5）：312-316.
[3]叶耿，杨家军，刘照.汽车电动式动力转向系统转向路感研究[J].华中科技大学学报（自然科学版），2002（2）：24-26.
[4]程勇，王锋，罗石.电动助力转向系统回正控制策略研究[J].汽车技术，2007（3）：8-10.
[5]刘强.汽车电动助力转向系统的实现及助力控制算法研究[[D].北京工业大学硕士学位论文，2009.
[6]唐新蓬，杨树.电动助力转向系统与汽车转向盘力特性的仿真研究[[J].机械科学与技术，2005（12）：1387-1390.
[7]AlyBadawy，JefZuraski，FarhadBolourehi，etal.ModelingandAnalysisofanElectricPowerSteeringSystem[C].SAEPaper，999-01-0399.
[8]赵林峰.全工况电动助力转向系统建模控制及试验研究[D].合肥工业大学博士学位论文，2010.
[9]Yasuo Shimizu，Toshi take kawai.Development of electric power steering[C].SAE paper，No.91001.
[10]刘斌，陈万忠.方向盘回正力矩动的动态模拟[J].实验技术与管理，2006（3）：32-34.
关键词：汽车驾驶模拟器 回正力矩 单片机 直流电机
1007-9416（2013）06-0012-02
1 引言
驾驶员在汽车驾驶模拟器上不仅能实现实车驾驶上一系列操控动作，通过识景仿真系统体验实车的感觉。集合了传感器、计算机三维实时动画、计算机接口、人工智能、数据通信、网络、多媒体等多种先进技术的汽车驾驶模拟器用于研究和训练时，可以模拟不同路况、天气状况，让驾驶员获得逼真的“路感”，以及以分析汽车的性能指标。驾驶模拟器的在研究和训练中可以节省大量的自然资源，因此得到了越来越广泛的应用。
转向系统是车辆的重要组成部分。车辆转向系统的发展经历了机械式转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统四个阶段[3]-[9]。方向盘回正力矩的仿真效果直接影响到汽车驾驶模拟器的真实感。过去采用特性弹簧或大型液压元器件输出力矩，不是仿真误差太大，达不到动态仿真效果，就是造价太高不能只能用于科学研究而不能在日常生活中推广[10]。近年来，随着电子技术发展，电子元器件的成本大幅下降，使直流电动机作为回正力矩的生成部件得到广泛的应用。
2 硬件系统的设计
驱动电路采用运动控制处理器LM629与运动控制H桥组件LMD18200构成直流伺服系统，通过改变单片机的PWM占空比控制电机的输出力矩。3 串口通信电路
4 回正力矩的模拟本系统通过直流力矩电机输出力矩实现回正力矩的模拟。由于直流力矩电机输出力矩与电流之间构成正比关系，控制好直流电机电流的大小就能准确的控制直流电机的输出力矩。本系统回正力矩的模拟是通过单片机的PWM（脉宽调制）方式控制直流电机的平均电压，选择输出力矩所需要的占空比，实现所需输出力矩的控制。
5 回正力矩的计算
在计算机上输入汽车车速和方向盘的转角，算出方向盘上受到的回正力矩。计算机通过串口通信电路，将计算的回正力矩值传送到单片机C8051上，单片机根据这个数值对直流电机发出控制指令控制输出力矩。电机运行后，传感器开始工作，将直流电机的输出力矩反馈给单片机，单片机再将这一数值传送给计算机，如果这个数值与计算值不在误差范围内，计算机就通过PID算法实现调速，直到输出值与计算值在误差范围内。6 结语
本系统以单片机C8051与运动控制芯片LM629处运动控制H桥组件LMD18200构成直流伺服系统，通过积分分离型PID控制算法把输出力矩控制在一定误差范围内，提高了输出力矩的精确度。经实验验证，本系统力矩的输出值与计算理论值非常接近，达到了方向盘回正力矩仿真的效果。
参考文献
尹念东，陈定方，李安定.基于OpenS的分布式虚拟汽车驾驶视景系统设计与实现[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2006（6）：984-987.
李安定，陈定方.基于OpenS的汽车驾驶模拟器场景建模技术研究[J].工程设计学报，2006（5）：312-316.
[3]叶耿，杨家军，刘照.汽车电动式动力转向系统转向路感研究[J].华中科技大学学报（自然科学版），2002（2）：24-26.
[4]程勇，王锋，罗石.电动助力转向系统回正控制策略研究[J].汽车技术，2007（3）：8-10.
[5]刘强.汽车电动助力转向系统的实现及助力控制算法研究[[D].北京工业大学硕士学位论文，2009.
[6]唐新蓬，杨树.电动助力转向系统与汽车转向盘力特性的仿真研究[[J].机械科学与技术，2005（12）：1387-1390.
[7]AlyBadawy，JefZuraski，FarhadBolourehi，etal.ModelingandAnalysisofanElectricPowerSteeringSystem[C].SAEPaper，999-01-0399.
[8]赵林峰.全工况电动助力转向系统建模控制及试验研究[D].合肥工业大学博士学位论文，2010.
[9]Yasuo Shimizu，Toshi take kawai.Development of electric power steering[C].SAE paper，No.91001.
[10]刘斌，陈万忠.方向盘回正力矩动的动态模拟[J].实验技术与管理，2006（3）：32-34.
摘自：学报论文格式www.udooo.com