Guide de conception du moteur d'empattement du simulateur de course

La base du volant est l'élément central des systèmes à retour de force, où la conception du moteur détermine directement le réalisme et la réactivité de l'expérience de conduite simulée. Vous trouverez ci-dessous la solution technique pour un usage professionnel moteurs d'empattement de simulateur de course.

1. Sélection du type de moteur

(1). Moteurs CC à balais

Technologie plus ancienne, contrôle plus simple

Coût inférieur mais avec des problèmes d’usure des brosses

Retour de force moins précis.

(2). Moteurs CC sans balais (BLDC)

Norme industrielle actuelle pour les roues haut de gamme

Rendement et densité de couple plus élevés

Durée de vie plus longue sans brosses

Nécessite une électronique de contrôle plus sophistiquée

(3). Moteurs à entraînement direct

Solution haut de gamme sans engrenages ni courroies

Fournit le retour de force le plus direct

Nécessite une alimentation et un refroidissement importants

Grande taille et poids physique

Choix standard de l'industrie: Servomoteurs sans balais de haute précision (par exemple, série Maxon EC)

2. Paramètres de performance clés

• Sortie de couple :

♦ Entrée de gamme : 5-10 Nm (continu)

♦ Qualité compétition : 15-25 Nm (continu)

♦ Couple maximal jusqu'à 3x le couple continu

• Plage de vitesse :

♦ Vitesse de base : 1 000 à 4 000 tr/min

♦ Doit prendre en charge l'inversion instantanée (

• Bande passante du retour de force :

♦ Exigence professionnelle : fréquence de retour >50 Hz

♦ Systèmes haut de gamme : jusqu'à 100 Hz

• Alimentation :
♦ Systèmes 24 V courants pour le milieu de gamme

♦ Les systèmes haut de gamme peuvent utiliser 48 V ou plus

♦ Tenir compte de la stabilité et de l'ondulation de l'alimentation électrique

3. Solution d'intégration mécanique

Diagramme

Coder

graphique TD

Un[Moteur] -->|Accouplement à haute rigidité| B[Encodeur haute résolution]

B -->|Réducteur d'harmoniques| C[Capteur de couple]

C --> D[Arbre de direction]

D --> E[Mécanisme de libération rapide]

Composants de base:

► Entraînement harmonique (rapport de réduction 3:1-5:1)

► Codeur absolu 24 bits

► Capteur de couple/moment 6DoF

Options de transmission:

► Entraînement par courroie (commun dans le milieu de gamme)

► Entraînement par engrenages (plus de bruit mais compact)

► Entraînement direct (meilleure fidélité mais coût le plus élevé)

4. Conception de la gestion thermique

Contrôle de la température en fonctionnement continu :

• Température du bobinage

Solutions de refroidissement :

• Refroidissement par air forcé (protection IP54)

• Refroidissement liquide (modèles haut de gamme)

5. Architecture de contrôle

# Logique de contrôle de retour de force simplifiée

déf force_feedback_loop():

pendant que Vrai:

télémétrie = get_game_data() # Recevoir des données du logiciel SIM

couple_moteur = moteur_physique(télémétrie) # Calcul du moteur physique

contrôle_actuel(couple_moteur) # Contrôle de boucle de courant

si arrêt_d'urgence(): # Contrôle de sécurité

engager_frein()

Hiérarchie de contrôle :

► Boucle de position (500 Hz)

► Boucle de vitesse (1kHz)

► Boucle de courant (20kHz)

6. Mécanismes de protection de la sécurité

• Deux fins de course matérielles

• Protection dynamique contre les surcharges

• Circuit de freinage d'urgence (

• Surveillance de la température en temps réel

7. Comparaison des références de l’industrie

Modèle	Couple continu	Couple maximal	Fréquence de réponse.	Résolution de l'encodeur
Fanatec DD1	20 Nm	60 Nm	50Hz	16 bits
Simucube2 Pro	25 Nm	75Nm	100Hz	24 bits
Solution de bricolage	6-15 Nm	15-45 Nm	30-50 Hz	17-20 bits

8. Tendances de développement futures

→ Moteur à entraînement direct intégré dessins

→ Retour de force coopératif multimoteur

→ Technologie de fusion de retour haptique

→ Contrôle d'amortissement adaptatif basé sur l'IA

Recommandations de conception :

⇒ Prioriser moteur sans balais solutions

⇒ Implémenter une conception de redondance à double encodeur

⇒ Développer des algorithmes de contrôle FOC dédiés

⇒ Optimiser le jeu mécanique (

Cette solution de conception répond aux exigences de retour de force des systèmes d'entrée de gamme aux systèmes de compétition professionnels, offrant un fonctionnement continu fiable tout en garantissant les performances. Une attention particulière doit être portée à la compatibilité entre algorithmes de contrôle moteur et protocoles du logiciel de simulation de course grand public (par exemple, iRacing, Assetto Corsa) pendant le développement réel.

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