车辆座椅人体振动模型的人体等效刚度和阻尼的辨识方法

摘要

本发明涉及车辆座椅人体振动模型的人体等效刚度和阻尼的辨识方法，属于车辆座椅技术领域。该发明的特征在于：根据座椅人体振动模型，建立座椅人体系统Simulink仿真模型，以测得的座椅在驾驶室地板安装中心位置处的垂向振动加速度为输入，利用人体等效刚度和等效阻尼的辨识目标函数及利用优化算法，对车辆座椅人体振动模型的人体等效刚度和等效阻尼进行辨识。利用该辨识方法，可辨识得到更加准确可靠的人体等效刚度和等效阻尼，从而提高车辆座椅人体振动模型及分析的精度，为座椅悬置系统参数的优化设计及提高座椅舒适性奠定可靠的基础；同时，本发明可降低试验和设计费用，加快产品开发速度。

主权项

车辆座椅人体振动模型的人体等效刚度和阻尼的辨识方法，其具体步骤如下：(1)利用振动测试设备，测量并采集得到在某行驶工况下的座椅在驾驶室地板安装位置中心处的垂直振动信号和座椅面的垂向振动信号，采集振动信号的时间长度为{0，T}＝{[0,t₁]+[t₁,T]}，其中，前一时间段[0,t₁]的振动信号用于人体等效刚度和等效阻尼辨识，后一时间段[t₁,T]的振动信号可用于对人体等效刚度和等效阻尼辨识结果的仿真验证；(2)根据座椅系统舒适性分析的要求，利用座椅悬置的等效刚度K_s和等效阻尼系数C_s，座垫的等效刚度K_h和等效阻尼系数C_h，人体上部的等效质量m_b和人体臀部的等效质量m_h，及座椅与座垫质量之和m_s，构建座椅人体垂向振动模型；(3)根据座椅人体系统垂向振动模型，利用Matlab/Simulink仿真软件，建立座椅人体系统仿真模型，以在前一时间段[0,t₁]所测得的座椅在驾驶室地板安装位置中心处的垂直振动加速度信号为输入信号，对座椅面的垂直振动加权加速度均方根值进行仿真，其中，在不同频率下的加权值为$w_k\left(f_i\right)=\left\{\begin{array}{cc}0.5& f_i\in \left[\mathrm{0.5,2}\right]\mathrm{Hz}\\ f_i/4& f_i\in (2,4]\mathrm{Hz}\\ 1& f_i\in \left(\mathrm{4,12.5}\right]\mathrm{Hz}\\ 12.5/f_i& f_i\in \left(\mathrm{12.5,80}\right]\mathrm{Hz}\end{array}\right.;$(4)以人体等效刚度K_b和等效阻尼C_h作为优化辨识变量，利用在前一时间段[0,t₁]仿真所得到的座椅面垂向振动加权加速度均方根值与试验所测得的座椅面垂向振动加权加速度均方根值建立人体等效刚度和等效阻尼参数辨识的目标函数J_min，即$J_{\min }={({\sigma }_{{\stackrel{··}{z}}_s\_\mathrm{sim}}-{\sigma }_{{\stackrel{··}{z}}_s\_\mathrm{test}})}^2;$(5)根据人体等效刚度和等效阻尼参数的辨识目标函数，利用优化算法求参数辨识目标函数的最小值，此时，对应的优化变量即为辨识所得到的车辆座椅人体振动模型的人体等效刚度和等效阻尼，即人体等效刚度K_b和等效阻尼C_h；(6)根据座椅人体系统的振动仿真模型及辨识所得到的人体等效刚度和等效阻尼，以在后一时间段[t₁,T]内所测得的的座椅在驾驶室地板安装位置中心处的垂直振动加速度信号作为输入，对座椅面的垂直振动加权加速度值进行仿真计算，并与在该时间段内所测得的座椅面的垂直振动加权加速度值进行比较，对人体等效刚度和等效阻尼的辨识结果进行验证。