摘要：汽車駕駛模擬器以其環(huán)保性、安全性、高效性應用廣泛。但以往的汽車駕駛仿真器是以特性彈簧等作為回正力矩的生成元件，其可靠性無法保證，且模擬誤差大。提出基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)模擬汽車行駛過程中受到的回正力矩。該系統(tǒng)中上位機實時計算出汽車受到的回正力矩，通過串口發(fā)送至單片機，單片機通過PWM(脈寬調制)控制直流電機的輸出力矩以達到模擬的目的。經實驗驗證，該系統(tǒng)能較準確模擬汽車受到的回正力矩，使得駕駛模擬器更準確地反映實際情況。
關鍵詞：汽車駕駛模擬器；回正力矩；單片機；直流電機

通過研究汽車轉向系統(tǒng)，建立汽車方向盤回正力矩的數學模型，采用一個直流力矩電機控制系統(tǒng)模擬汽車行駛時方向盤受到的回正力矩。將此系統(tǒng)應用于汽車駕駛仿真器中，電機產生的效果與駕駛真車行駛的狀況相似，駕駛員可在汽車駕駛仿真器上熟練掌握操作程序后，再駕駛真車進行行駛練習。隨著微電子技術的發(fā)展和微機價格下降，本系統(tǒng)將在汽車回正力矩模擬中得到廣泛應用。

1 方向盤回正力矩的計算
車輛運行過程中的各種姿態(tài)和運行狀況，參照固定在地面上的右手直角坐標系確定。一般情況下，車輛固定坐標系選擇與操縱的起始點相一致。此坐標系如圖l所示。

圖1中，O為汽車質心；a、b分別為質心到前、后軸的距離；R為汽車轉向半徑。δ為前輪轉向角?；卣氐挠嬎愎降木唧w推導過程及各參數的具體含義可參見文獻。

2 控制系統(tǒng)的組成及驅動電路接線
系統(tǒng)以C805l單片機為控制器，采用專用集成驅動器IR2110驅動MOSFET構成H橋驅動電動機，以PWM(脈沖寬度調制)控制電動機輸出力矩，以汽車速度和車輪轉角為輸入量，以電動機實際輸出力矩為反饋量，用PID控制算法實時調整電機輸出力矩。圖2為直流力矩電機控制系統(tǒng)的結構框圖。驅動電路采用2片IR2110驅動4個MOSFET構成H橋驅動電路，通過改變單片機的PWM控制電機的輸出力矩。IR2llO自舉驅動電路如圖3所示。