[發明專利]空氣彈簧座椅懸置非線性剛度特性參數及曲線的反求法

有效

• 申請號: 201410568035.5
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104239658B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 周長城;趙雷雷;孟憲皆;劉從臻;于曰偉
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 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，特別是空氣彈簧座椅懸置非線性剛度特性參數及曲線的反求法。

背景技術

空氣彈簧具有理想的非線性剛度特性，近年來在座椅懸置系統中得到了廣泛應用。座椅系統舒適性是評價汽車性能的重要指標之一。為了提高汽車座椅系統的舒適性，必須建立車輛座椅人體振動模型，從而對座椅懸置系統進行分析和優化設計。車輛座椅人體振動模型的空氣彈簧座椅懸置的剛度特性曲線的精確性，直接決定車輛座椅人體振動模型的精確性，從而決定座椅懸置系統的優化設計結果和舒適性提高程度。目前，在汽車座椅系統舒適性研究中，對空氣彈簧座椅懸置系統非線性剛度曲線的獲取，主要有兩種方法：第一種方法是根據大量空氣彈簧測試的試驗數據，通過曲線擬合折算成空氣彈簧座椅懸置系統非線性剛度曲線，該方法試驗費用高、周期長；第二種方法是根據空氣彈簧座椅懸置系統，建立剛度曲線的多項奇次冪數學模型，通過系統辨識技術直接獲取空氣彈簧座椅懸置系統非線性剛度特性曲線。采用第二種方法式，雖然多項奇次冪表達式，在單純進行座椅懸置剛度特性設計的時候，能夠較好的擬合試驗曲線，然而，該方法在進行復雜的座椅懸置模型系統辨識時，各個剛度系數的范圍較難給出，如果給的范圍小，導致目標搜索值在給定范圍之外，如果給的范圍過大，導致辨識算法計算耗用大量時間，且有可能不能搜索到理想值。因此，目前對空氣彈簧座椅懸置系統非線性剛度特性曲線，尚無費用低、快速且準確的獲取方法，必須建立空氣彈簧座椅懸置系統非線性剛度特性參數及曲線的反求法。

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空氣彈簧座椅懸置非線性剛度特性參數及曲線的反求法。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的空氣彈簧座椅懸置非線性剛度特性參數及曲線的反求法，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]的振動信號用于空氣彈簧座椅懸置系統非線性剛度特性參數的反求，后一時間段[t₁，T]的振動信號用于對空氣彈簧座椅懸置系統非線性剛度特性參數的反求結果進行仿真驗證；

(2)構建懸置“非線性剛度特性-分段線性函數F_k”的座椅人體垂向振動仿真模型，其步驟如下：

A步驟：根據座椅系統舒適性分析的要求，及座椅與駕駛室地板之間的垂向相對最大位移a₅和垂向相對線性位移量a₁，利用等比數列，得空氣彈簧懸置“非線性剛度特性-分段線性函數F_k”的其它分段點依次為a₂、a₃、a₄，從而建立空氣彈簧懸置“非線性剛度特性-分段線性函數F_k”，即：

其中，F_k為以分段線性函數所表示的空氣彈簧的非線性彈性力，待反求參數θ₁，θ₂，θ₂，θ₄和θ₅為各分段直線與橫坐標軸z軸的夾角；

B步驟：根據座墊的等效剛度K_h和等效阻尼C_h，座椅懸置的等效阻尼C_s，人體的等效剛度K_b和等效阻尼C_b，人體上部的等效質量m_b和人體臀部的等效質量m_h，座椅與座墊質量之和m_s，利用A步驟中所建立的空氣彈簧懸置“非線性剛度特性-分段線性函數F_k”，構建空氣彈簧懸置“非線性剛度特性-分段線性函數F_k”的座椅人體垂向振動模型；

C步驟：根據B步驟中建立的空氣彈簧懸置“非線性剛度特性-分段線性函數F_k”的座椅人體垂向振動模型，利用Matlab/Simulink仿真軟件，建立振動仿真模型；以前一時間段[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