车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法
【专利摘要】本发明涉及车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法，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，利用人体等效三质量参数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三质量进行辨识。利用该辨识方法，可辨识得到更加准确可靠的人体三等效质量，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，本发明可避免进行大量的样本试验，降低试验和设计费用，加快产品开发速度。
【专利说明】车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆座椅，特别是车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法。
【背景技术】
[0002]座椅系统舒适性是评价汽车性能的重要指标之一。为了提高汽车座椅系统的舒适性,必须建立车辆座椅人体振动模型,从而对座椅系统进行分析和优化设计。车辆座椅人体振动模型的人体等效质量的精确性直接决定车辆座椅人体振动模型的精确性，从而决定座椅系统的优化设计结果和舒适性提高程度。目前，我国在汽车座椅系统舒适性研究中，人体振动模型的人体等效质量处理主要由两种方法:一种是把人体直接等效为一个质量块，然后建立相应车辆振动模型进行研究，这样所得结果不够精确；另一种是采用有关人体振动的国际标准提供的人体质量参数，但是均基于欧美人群，因为人体骨骼结构等不同，标准中的数据不能直接用于我国座椅舒适型研究。此外，人体-座椅系统是一个不可分割的整体系统，很多学者通过大量人体试验的方法获取的人体等效质量不能直接用于座椅系统研究，该方法试验费用高、周期长。因此，目前对适用于我国车辆座椅人体振动模型的人体等效质量，我国尚无快速、准确的获取方法，还必须建立车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所解决的技术问题是提供车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所提供的车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法，其流程框图如图1所示，其技术方案实施的具体步骤如下:
[0005](I)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，Tl = {[o’tJ + t^T]}，其中，前一时间段[O, tj的振动信号用于人体等效三质量辨识，后一时间段[t”T]的振动信号可用于对质量辨识结果的仿真验证；
[0006](2)根据座椅系统舒适性分析的要求，将人体质量作为等效三质量，即待辨识的人体臀部质量mh、人体上部的两质量mbl和mb2 ;利用座椅悬置的等效刚度Ks和等效阻尼系数Cs、座垫的等效刚度Kh和等效阻尼系数Ch、人体上部的两等效刚度Kbl和Kb2、人体上部的两等效阻尼系数Cbl和Cb2、座椅与座垫的质量之和ms，构建座椅人体垂向振动模型；
[0007](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，tj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
【权利要求】
1.车辆座椅人体振动模型的人体等效三质量的辨识方法，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{O，t}={[O’tJ + bDt]}，其中，前时间段[o，tj的振动信号用于人体等效三质量辨识，后时间段[t1; t]的振动信号可用于对质量辨识结果的仿真验证； (2)根据座椅系统舒适性分析的要求，将人体质量作为三等效质量，即待辨识的人体臀部质量mh、人体上部的两质量mbl和mb2 ;利用座椅悬置的等效刚度Ks和等效阻尼系数Cs、座垫的等效刚度Kh和等效阻尼系数Ch、人体上部的两等效刚度Kbl和Kb2、人体上部的两等效阻尼系数Cbl和Cb2、座椅与座垫的质量之和ms，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，以在前时间段[0，tj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
(4)以人体上部的两等效质量mbl和mb2及人体臀部的等效质量mh作为优化辨识变量，利用在前时间段[0，tl]仿真所得到的座椅面垂向振动加权加速度均方根值1、—“，与试验所测得的座椅面垂向振动加权加速度均方根值μ，建立人体等效三质量参数辨识的目标函数Jfflin,即
(5)根据人体三等效质量的辨识目标函数，利用优化算法求参数辨识目标函数的最小值，此时所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三等效质量，即人体臀部的质量mh、人体上部的两质量mbl和mb2 ； (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三质量，以在后时间段[kt]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，对人体等效三质量的辨识结果进行验证。
【文档编号】G06F17/50GK104182592SQ201410446613
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】程正午, 周长城, 赵雷雷, 刘从臻, 潘礼军 申请人:山东理工大学