[發明專利]車輛座椅人體振動模型的人體等效剛度和阻尼的辨識方法

有效

• 申請號: 201410541651.1
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104408224B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 周長城;于曰偉;趙雷雷
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01M17/007
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及車輛座椅，特別是車輛座椅人體振動模型的人體等效剛度和阻尼的辨識方法。

背景技術

座椅系統舒適性是評價汽車性能的重要指標之一。為了提高座椅系統的舒適性，必須建立車輛座椅人體振動模型，從而對座椅系統進行分析和優化設計。車輛座椅人體振動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模型的精確性，從而決定座椅系統的優化設計結果和舒適性提高程度。目前，我國在汽車座椅系統舒適性研究中，人體振動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剛體，即車輛座椅人體振動模型中不涉及人體等效剛度和等效阻尼，這樣所得結果不夠精確；另一種是采用有關人體振動的國際標準提供的人體等效剛度和等效阻尼參數，但是均基于歐美人群，因為人體骨骼結構等不同，標準中的數據不能直接用于我國座椅舒適型研究。此外，座椅人體系統是一個不可分割的整體系統，很多學者通過大量人體試驗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研究，該方法試驗費用高、周期長。因此，目前對適用于我國車輛座椅人體振動模型的人體等效剛度和等效阻尼，我國尚無快速、準確的獲取方法，還必須建立車輛座椅人體振動模型的人體等效剛度和等效阻尼的辨識方法。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所解決的技術問題是提供車輛座椅人體振動模型的人體等效剛度和阻尼的辨識方法。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的車輛座椅人體振動模型的人體等效剛度和等效阻尼的辨識方法，其流程框圖如圖1所示，其技術方案實施的具體步驟如下：

(1)利用振動測試設備，測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信號和座椅面的垂向振動信號，采集振動信號的時間長度為{0，T}＝{[0,t₁]+[t₁,T]}，其中，前一時間段[0,t₁]的振動信號用于人體等效剛度和等效阻尼辨識，后一時間段[t₁,T]的振動信號可用于對人體等效剛度和等效阻尼辨識結果的仿真驗證；

(2)根據座椅系統舒適性分析的要求，利用座椅懸置的等效剛度K_s和等效阻尼系數C_s，座墊的等效剛度K_h和等效阻尼系數C_h，人體上部的等效質量m_b和人體臀部的等效質量m_h，及座椅與座墊質量之和m_s，構建座椅人體垂向振動模型；

(3)根據座椅人體系統垂向振動模型，利用Matlab/Simulink仿真軟件，建立座椅人體系統仿真模型，以在前一時間段[0,t₁]所測得的座椅在駕駛室地板安裝位置中心處的垂直振動加速度信號為輸入信號，對座椅面的垂直振動加權加速度均方根值進行仿真，其中，在不同頻率下的加權值為

(4)以人體等效剛度K_b和等效阻尼C_h作為優化辨識變量，利用在前一時間段[0,t₁]仿真所得到的座椅面垂向振動加權加速度均方根值與試驗所測得的座椅面垂向振動加權加速度均方根值建立人體等效剛度和等效阻尼參數辨識的目標函數J_min，即

(5)根據人體等效剛度和等效阻尼參數的辨識目標函數，利用優化算法求參數辨識目標函數的最小值，此時，對應的優化變量即為辨識所得到的車輛座椅人體振動模型的人體等效剛度和等效阻尼，即人體等效剛度K_b和等效阻尼C_h；

(6)根據座椅人體系統的振動仿真模型及辨識所得到的人體等效剛度和等效阻尼，以在后一時間段[t₁,T]內所測得的的座椅在駕駛室地板安裝位置中心處的垂直振動加速度信號作為輸入，對座椅面的垂直振動加權加速度值進行仿真計算，并與在該時間段內所測得的座椅面的垂直振動加權加速度值進行比較，對人體等效剛度和等效阻尼的辨識結果進行驗證。

本發明比現有技術具有的優點：