車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和阻尼的辨識(shí)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和阻尼的辨識(shí)方法，屬于車輛座椅【技術(shù)領(lǐng)域】。該發(fā)明的特征在于：根據(jù)座椅人體振動(dòng)模型，建立座椅人體系統(tǒng)Simulink仿真模型，以測(cè)得的座椅在駕駛室地板安裝中心位置處的垂向振動(dòng)加速度為輸入，利用人體等效剛度和等效阻尼的辨識(shí)目標(biāo)函數(shù)及利用優(yōu)化算法，對(duì)車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和等效阻尼進(jìn)行辨識(shí)。利用該辨識(shí)方法，可辨識(shí)得到更加準(zhǔn)確可靠的人體等效剛度和等效阻尼，從而提高車輛座椅人體振動(dòng)模型及分析的精度，為座椅懸置系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及提高座椅舒適性奠定可靠的基礎(chǔ)；同時(shí)，本發(fā)明可降低試驗(yàn)和設(shè)計(jì)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【專利說明】車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和阻尼的辨識(shí)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛座椅，特別是車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和阻尼的辨 識(shí)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 座椅系統(tǒng)舒適性是評(píng)價(jià)汽車性能的重要指標(biāo)之一。為了提高座椅系統(tǒng)的舒適性， 必須建立車輛座椅人體振動(dòng)模型，從而對(duì)座椅系統(tǒng)進(jìn)行分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。車輛座椅人體振 動(dòng)模型的人體等效剛度和等效阻尼的精確性直接決定車輛座椅人體振動(dòng)模型的精確性，從 而決定座椅系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果和舒適性提高程度。目前，我國(guó)在汽車座椅系統(tǒng)舒適性研 究中，人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和等效阻尼的處理主要由兩種方法：一種是把人體直 接等效為一個(gè)剛體，即車輛座椅人體振動(dòng)模型中不涉及人體等效剛度和等效阻尼，這樣所 得結(jié)果不夠精確；另一種是采用有關(guān)人體振動(dòng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提供的人體等效剛度和等效阻尼 參數(shù)，但是均基于歐美人群，因?yàn)槿梭w骨骼結(jié)構(gòu)等不同，標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)不能直接用于我國(guó)座 椅舒適型研究。此外，座椅人體系統(tǒng)是一個(gè)不可分割的整體系統(tǒng)，很多學(xué)者通過大量人體試 驗(yàn)的方法獲取的人體等效剛度和等效阻尼，不能直接用于有懸置的座椅系統(tǒng)研究，該方法 試驗(yàn)費(fèi)用高、周期長(zhǎng)。因此，目前對(duì)適用于我國(guó)車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和等 效阻尼，我國(guó)尚無快速、準(zhǔn)確的獲取方法，還必須建立車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛 度和等效阻尼的辨識(shí)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供車輛座椅人體 振動(dòng)模型的人體等效剛度和阻尼的辨識(shí)方法。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度 和等效阻尼的辨識(shí)方法，其流程框圖如圖1所示，其技術(shù)方案實(shí)施的具體步驟如下：
[0005] (1)利用振動(dòng)測(cè)試設(shè)備，測(cè)量并采集得到在某行駛工況下的座椅在駕駛室地板安 裝位置中心處的垂直振動(dòng)信號(hào)和座椅面的垂向振動(dòng)信號(hào)，采集振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度為{0， T} = {[0，&] + [、T]}，其中，前一時(shí)間段[0，tj的振動(dòng)信號(hào)用于人體等效剛度和等效阻尼 辨識(shí)，后一時(shí)間段[ti，T]的振動(dòng)信號(hào)可用于對(duì)人體等效剛度和等效阻尼辨識(shí)結(jié)果的仿真驗(yàn) 證；
[0006] (2)根據(jù)座椅系統(tǒng)舒適性分析的要求，利用座椅懸置的等效剛度Ks和等效阻尼系 數(shù)Cs，座墊的等效剛度Kh和等效阻尼系數(shù)Ch，人體上部的等效質(zhì)量m b和人體臀部的等效質(zhì) 量％，及座椅與座墊質(zhì)量之和ms，構(gòu)建座椅人體垂向振動(dòng)模型；
[0007] (3)根據(jù)座椅人體系統(tǒng)垂向振動(dòng)模型，利用Matlab/Simulink仿真軟件，建立座椅 人體系統(tǒng)仿真模型，以在前一時(shí)間段[0, tj所測(cè)得的座椅在駕駛室地板安裝位置中心處的 垂直振動(dòng)加速度信號(hào)為輸入信號(hào)，對(duì)座椅面的垂直振動(dòng)加權(quán)加速度均方根值進(jìn)行仿真，其 中，在不同頻率下的加權(quán)值為

【權(quán)利要求】
1.車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體等效剛度和阻尼的辨識(shí)方法，其具體步驟如下： (1) 利用振動(dòng)測(cè)試設(shè)備，測(cè)量并采集得到在某行駛工況下的座椅在駕駛室地板安裝位 置中心處的垂直振動(dòng)信號(hào)和座椅面的垂向振動(dòng)信號(hào)，采集振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度為{〇,T}= {[〇,tj+[LT]}，其中，前一時(shí)間段[0,tj的振動(dòng)信號(hào)用于人體等效剛度和等效阻尼辨識(shí)， 后一時(shí)間段[kT]的振動(dòng)信號(hào)可用于對(duì)人體等效剛度和等效阻尼辨識(shí)結(jié)果的仿真驗(yàn)證； (2) 根據(jù)座椅系統(tǒng)舒適性分析的要求，利用座椅懸置的等效剛度Ks和等效阻尼系數(shù)Cs， 座墊的等效剛度Kh和等效阻尼系數(shù)Ch，人體上部的等效質(zhì)量mb和人體臀部的等效質(zhì)量mh， 及座椅與座墊質(zhì)量之和ms，構(gòu)建座椅人體垂向振動(dòng)模型； (3) 根據(jù)座椅人體系統(tǒng)垂向振動(dòng)模型，利用Matlab/Simulink仿真軟件，建立座椅人體 系統(tǒng)仿真模型，以在前一時(shí)間段[〇,tj所測(cè)得的座椅在駕駛室地板安裝位置中心處的垂直 振動(dòng)加速度信號(hào)為輸入信號(hào)，對(duì)座椅面的垂直振動(dòng)加權(quán)加速度均方根值進(jìn)行仿真，其中，在 不同頻率下的加權(quán)值為
(4) 以人體等效剛度Kb和等效阻尼Ch作為優(yōu)化辨識(shí)變量，利用在前一時(shí)間段[0，tj仿 真所得到的座椅面垂向振動(dòng)加權(quán)加速度均方根值，與試驗(yàn)所測(cè)得的座椅面垂向振動(dòng) 加權(quán)加速度均方根值'建立人體等效剛度和等效阻尼參數(shù)辨識(shí)的目標(biāo)函數(shù)Jmin，即
(5) 根據(jù)人體等效剛度和等效阻尼參數(shù)的辨識(shí)目標(biāo)函數(shù)，利用優(yōu)化算法求參數(shù)辨識(shí)目 標(biāo)函數(shù)的最小值，此時(shí)，對(duì)應(yīng)的優(yōu)化變量即為辨識(shí)所得到的車輛座椅人體振動(dòng)模型的人體 等效剛度和等效阻尼，即人體等效剛度Kb和等效阻尼Ch ; (6) 根據(jù)座椅人體系統(tǒng)的振動(dòng)仿真模型及辨識(shí)所得到的人體等效剛度和等效阻尼，以 在后一時(shí)間段[kT]內(nèi)所測(cè)得的的座椅在駕駛室地板安裝位置中心處的垂直振動(dòng)加速度 信號(hào)作為輸入，對(duì)座椅面的垂直振動(dòng)加權(quán)加速度值進(jìn)行仿真計(jì)算，并與在該時(shí)間段內(nèi)所測(cè) 得的座椅面的垂直振動(dòng)加權(quán)加速度值進(jìn)行比較，對(duì)人體等效剛度和等效阻尼的辨識(shí)結(jié)果進(jìn) 行驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104408224SQ201410541651
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】周長(zhǎng)城, 于曰偉, 趙雷雷 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)