本发明属于军用履带车辆、各种履带式工程车辆，具体涉及一种驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统。
背景技术：
1、对于履带式军用车辆、工程车辆总体设计，开发履带车辆机动性能台架试验系统具有重要的意义，因为对于大功率履带式军用车辆、工程车辆外场试验困难，所需保障人员众多，所需周期及试验经费惊人。因此，若能在试验室环境在台架上开展动力性能试验代替外场试验具有重要的经济价值，而基于驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统可实现复杂综合工况的试验，且可考虑驾驶员与试验场景的交互作用，具有更加真实的试验效果。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本发明要解决的技术问题是：如何提供一种用于模拟履带车辆动力性能外场试验的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本发明提供一种驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，所述履带车辆机动性能台架试验系统包括：动力舱实物、台架加载电机、台架控制器、模拟舱、六自由度运动平台、仿真计算机、仿真模型、试验场景仿真模块、试验分析与管理模块；
5、所述动力舱实物用作为履带车辆动力性能试验的动力源；
6、所述台架加载电机用于提供履带车辆机动性能试验的等效阻力的模拟；
7、所述台架控制器用于计算各种试验场景下履带车辆机动性能试验的等效阻力；
8、所述试验分析与管理模块用于仿真工况的设置；
9、所述模拟舱用于为驾驶员提供操控设备，用于将驾驶员根据仿真工况、通过操控设备交互输入的操控指令传输至动力舱实物及仿真计算机；所述模拟舱还用于为驾驶员提供显示设备，实现机动性能试验场景显示；
10、所述仿真计算机上加载有所述仿真模型，所述仿真计算机用于根据操纵指令，对仿真模型进行解算，获取车辆的运动姿态，生成车体姿态指令，包括履带车辆运行参数；
11、所述试验场景仿真模块用于接收仿真模型解算得到的履带车辆运行参数，根据履带车辆运行参数解算出图像信号，为驾驶员的观察提供场景；
12、所述六自由度运动平台用于接收仿真模型解算得到的履带车辆运行参数，根据履带车辆运行参数实现履带车辆车身运动状态的模拟。
13、其中，所述仿真模型包括：路面模型、履带车辆动力学模型，用于模拟履带车辆运行参数。
14、其中，所述路面模型根据典型路况环境生成，具备多种行驶工况下路面切换能力。
15、其中，所述履带车辆动力学模型用于计算履带车辆行进中在路面激励下，履带车辆车体位置和姿态变化。
16、其中，所述操控设备包括：方向盘、油门、档位。
17、其中，所述履带车辆运行参数包括坦克位置、履带车辆车体姿态。
18、其中，所述台架试验系统的实施过程如下：
19、步骤1：在试验分析与管理模块中设置仿真工况，即设置履带车辆机动性能试验场景，简称为场景；并由试验场景仿真模块产生该场景；
20、步骤2：模拟舱将驾驶员的包括油门、档位、转向在内的操控信号送至动力舱实物和台架控制器以及仿真计算机；
21、步骤3：台架控制器根据试验分析与管理模块设置的场景中的试验路面以及车速，计算台架加载电机所需模拟的等效阻力矩；
22、步骤4：仿真计算机接收驾驶员操控信号、动力舱实物传动输出扭矩信号，根据履带车辆动力学模型、路面模型计算车体姿态指令以及履带车辆的位置信号；
23、步骤5：试验场景仿真模块根据履带车辆的位置信号更新显控设备上的试验场景；
24、步骤6：模拟舱姿态通过六自由度运动平台调整，六自由度运动平台接收车体姿态指令，根据车体姿态指令中的履带车辆运行参数实现履带车辆车身运动状态的模拟。
25、其中，所述步骤3中，具体包括：
26、步骤31：根据动力学模型计算车速
27、t1(0.95-0.0017v)i/r-gf-gsinα1＝ma
28、其中，g为整车重量，f为路面阻力系数,v为车辆速度,α1为路面坡道角度，t1为动力装置传动输出扭矩，a为车辆加速度；
29、对车辆加速度进行积分即可计算出车辆的速度；
30、步骤32：根据计算出的车速，采用下式计算传动输出的转速：
31、ω＝vi/r
32、其中，ω为传动输出转速的计算值；采用下式计算反馈控制的力矩t2；
33、t2＝kp(ω-ω1)+ki∫(ω-ω1)
34、其中ω1为传动输出转速的测量值，kp、ki为控制器的参数；
35、步骤33：计算前馈控制力矩；
36、按下式计算前馈控制力矩：
37、t3＝i2ma/i1+(1-i2/i1)t1
38、其中，i2为电机轴的惯量，t3为前馈控制力矩；
39、步骤34：计算加载电机所需的控制转矩，即等效阻力矩；
40、采用下式计算加载电机的控制转矩：
41、t4＝t2+t3
42、其中，t4为加载电机的控制转矩。
43、其中，所述步骤4中，对于路面模型，采用负重轮与地形匹配技术，对数字地形进行离散化处理，实时将每个负重轮关联地形数据送至车辆动力学模型进行计算，实现地形对于车辆运动影响精确模拟。
44、其中，所述步骤4中，对于履带的垂向压力分布，采用局部压力均布法进行近似计算，即：
45、
46、其中p为履带板对地面的压强，fs为悬架对负重轮的作用力，ml为负重轮质量，rl为简化履带板长度，b为履带板宽度。
47、(三)有益效果
48、与现有技术相比较，本发明提供了一种用于模拟履带车辆动力性能外场试验的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，实现履带车辆动力装置在台架上复现最高车速、加速、爬坡等工况的动力性能外场试验。所提供的台架试验系统，可实现复杂综合工况的试验，且可考虑驾驶员与试验场景的交互作用，具有更加真实的试验效果。
1.一种驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述履带车辆机动性能台架试验系统包括：动力舱实物、台架加载电机、台架控制器、模拟舱、六自由度运动平台、仿真计算机、仿真模型、试验场景仿真模块、试验分析与管理模块；
2.如权利要求1所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述仿真模型包括：路面模型、履带车辆动力学模型，用于模拟履带车辆运行参数。
3.如权利要求2所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述路面模型根据典型路况环境生成，具备多种行驶工况下路面切换能力。
4.如权利要求2所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述履带车辆动力学模型用于计算履带车辆行进中在路面激励下，履带车辆车体位置和姿态变化。
5.如权利要求1所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述操控设备包括：方向盘、油门、档位。
6.如权利要求1所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述履带车辆运行参数包括坦克位置、履带车辆车体姿态。
7.如权利要求2所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述台架试验系统的实施过程如下：
8.如权利要求7所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述步骤3中，具体包括：
9.如权利要求7所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述步骤4中，对于路面模型，采用负重轮与地形匹配技术，对数字地形进行离散化处理，实时将每个负重轮关联地形数据送至车辆动力学模型进行计算，实现地形对于车辆运动影响精确模拟。
10.如权利要求9所述的驾驶员和实物在环的履带车辆机动性能台架试验系统，其特征在于，所述步骤4中，对于履带的垂向压力分布，采用局部压力均布法进行近似计算，即：
