一种座椅悬架自适应控制方法与流程

本发明涉及一种座椅悬架自适应控制方法，属于座椅悬架技术领域。

背景技术：

驾驶员如果长期在这样状态下工作，会严重影响驾驶员的作业水平和健康状况。座椅是连接驾驶员身体与车身之间的重要部件，其作用是支承驾驶员身体的重量，减缓由路面平整度变化而传递给驾驶员的冲击并减弱冲击而引起的振动，给驾驶员提供舒适，安全的乘坐体验以及便于驾驶操作的良好工作环境。因此,研究拖拉机座椅系统的振动特性，开发具有良好减振性能的座椅，对保护拖拉机驾驶员的身体健康，保证工作效率具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。

一种座椅悬架自适应控制方法，所述方法包括如下步骤：

采集座椅支撑架的相对位移和弹簧产生的簧载质量的绝对加速度；

对座椅支撑架的相对位移进行微分计算得到座椅支撑架的相对速度；对弹簧产生的簧载质量的绝对加速度进行积分计算得到弹簧产生的簧载质量的绝对速度；根据座椅支撑架的相对速度、弹簧产生的簧载质量的绝对速度，采用自适应天棚控制算法获取作用于座椅磁流变阻尼器的电流信号；

根据电流信号输出座椅磁流变阻尼器的阻尼力，使座椅迫近平衡位。

进一步的，所述座椅支撑架的相对位移采用设于底座上的位移传感器采集获取。

进一步的，所述弹簧产生的簧载质量的绝对加速度采用设于支撑架上的加速度传感器采集获取。

进一步的，所述相对速度的获取方法包括：通过一阶高通滤波器对所述进行微分运算。

进一步的，所述绝对速度的获取方法包括：通过积分滤波器对所述进行积分运算。

进一步的，所述电流信号采用公式(1)计算获取：

其中：为弹簧产生的簧载质量的绝对速度对应的电压值，为座椅支撑架的相对速度对应的电压值，ks为增益系数，i为作用于座椅磁流变阻尼器的电流信号。

有益效果：本发明根据电流信号输出座椅磁流变阻尼器的阻尼力，使座椅迫近平衡位置，座椅悬架系统能够显著地降低驾驶员的振动强度，提高了驾驶员在驾驶时的舒适性，同时减少了驾驶员的疲劳。

附图说明

图1自适应天棚算法控制程序框图；

图2是本发明座椅示意结构图；

图3是本发明座椅侧视图；

图4是本发明座椅左视图。

图中：1、固定横板；2、轴一；3、气缸一；4、轴二；5、固定滑块套一；6、轴套一；7、电磁阀；8、三通管；9、气控阀；10、轴三；11、座椅支撑架；12、固定连接端；13、固定端块一；14、轴四；15、剪杆一；16、固定端块二；17、调节螺钉；18、磁流变阻尼器；19、气缸二；20、剪杆二；21、弹簧；22、轴套二；23、固定滑块套二；24、壳体；25、弹簧固定件；26、位移传感器；27、加速度传感器一；28、加速度传感器二。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种座椅悬架自适应控制方法，所述方法包括如下步骤：

采集座椅支撑架11的相对位移和弹簧21产生的簧载质量的绝对加速度；

对座椅支撑架11的相对位移进行微分计算得到座椅支撑架的相对速度；对弹簧21产生的簧载质量的绝对加速度进行积分计算得到弹簧21产生的簧载质量的绝对速度；根据座椅支撑架11的相对速度、弹簧21产生的簧载质量的绝对速度，采用自适应天棚控制算法获取作用于座椅磁流变阻尼器的电流信号；

根据电流信号输出座椅磁流变阻尼器的阻尼力，使座椅迫近平衡位。

在本实施例中，所述座椅支撑架11的相对位移采用设于底座上的位移传感器26采集获取。所述弹簧21产生的簧载质量的绝对加速度采用设于座椅支撑架11上的加速度传感器27和设于壳体24内部气缸一3的一侧加速度传感器二28采集获取。所述相对速度的获取方法包括：通过一阶高通滤波器对所述进行微分运算。所述电流信号采用公式(1)计算获取：

其中：为弹簧产生的簧载质量的绝对速度，为座椅支撑架的相对速度对应的电压值，ks为增益系数，i为作用于座椅磁流变阻尼器的电流信号；根据公式(1)计算获取；

由公式经微分计算：

求得

进一步由经下列计算：

求得和

其中：是加速度关于增益系数ks的灵敏度；是位移y12(i)关于增益系数ks的灵敏度；

进一步由和经下列计算：

求得自适应梯度

其中：p表示加速度对电流偏导数的权重系数，q表示座椅位移对电流偏导数的权重系数,i表示进行计算电流的迭代次数。

根据对增益系数ks进行叠加

得到ks(i+1)，经下列计算：

得到电流值i(i+1)；

其中μ表示电流自适应步长，

j表示合值，i(i+1)表示i(i)的下一个作用于座椅磁流变阻尼器的电流信号，ks(i)表示整个i(i+1)计算过程中的用到的增益系数。

上述方法适应以下装置：

请参阅图1-3，一种刚度与阻尼可调式拖拉机驾驶室座椅悬架装置，包括气控阀9、座椅支撑架11、磁流变阻尼器18和壳体24，座椅支撑架11设有固定横板1，壳体24内部设有气缸一3，气缸一3的输出端连接有上弹簧固定套，上弹簧固定套连接在固定横板1上，气缸一3套设有弹簧固定件25，弹簧固定件25固定在壳体24上，弹簧固定件25上连接有弹簧21，弹簧21的另一端固定在上弹簧固定套上，座椅支撑架11的一侧底部设有固定连接端12，固定连接端12连接有磁流变阻尼器18，磁流变阻尼器18的另一端连接在壳体24内部，壳体24的前端设有气缸二19，壳体24的前端正对气缸二19输出端的位置设有调节螺钉17，通过旋转调节螺钉17控制气缸二19的活塞杆的长短，气控阀9通过气管连接有三通管8，气缸二19通过气管与三通管8连接，三通管8通过气管连接有电磁阀7，气缸一3通过气管与电磁阀7连接。

在本实施中如图1或2所示，座椅支撑架11一侧底部的两端皆设有固定端块一13，固定端块一13之间连接有轴二4，座椅支撑架11另一侧底部的两端皆设有固定滑块套二23，固定滑块套二23内皆设有轴套二22，固定端块二16之间连接有轴一2。

在本实施中，壳体24内靠近磁流变阻尼器18的两侧顶端皆设有固定端块二16，固定端块二16之间连接有轴四14，壳体24内远离磁流变阻尼器18两侧的顶端皆设有固定滑块套一5，固定滑块套一5内皆设有轴套一6，轴套一6之间连接有轴三10。

值得注意的是，轴一2和轴二4上都连接有剪杆一15和剪杆二20，同时剪杆一15和剪杆二20，又与轴四14连接，当受到颠簸时，固定滑块套二23与轴套二22的配合使轴一2能够左右移动，固定滑块套一5与轴套一6的配合能够使轴三10左右移动，减轻气缸一3的缓冲力，提高舒适性。

在本实施中，轴二4两端与轴三10两端之间皆连接有剪杆二20，轴一2两端与轴四14两端之间皆连接有剪杆一15，两个剪杆交叉把座椅支撑架11和壳体24滑动连接起来，不仅提高了减振缓冲的作用同时也限制了颠簸高度。

在本实施中，剪杆二20与剪杆一15通过螺钉铰接，增加支撑力，在座椅支撑架11受到颠簸时，使轴套响应更快。

在本实施中如图3所示，弹簧固定件25与上弹簧固定套之间设有位移传感器26，座椅支撑架11上安装有加速度传感器一27，壳体24内部气缸一3的一侧设有加速度传感器二28。

值得注意的是，电磁阀7、磁流变阻尼器18、位移传感器26，加速度传感器一27和加速度传感器二28，通过电性连接，并与外部控制器相连。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。