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
【专利摘要】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。
【专利说明】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
【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刚度和阻尼的辨 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 动模型的人体等效刚度和等效阻尼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刚度和等效阻尼的处理主要由两种方法：一种是把人体直 接等效为一个刚体，即车辆座椅人体振动模型中不涉及人体等效刚度和等效阻尼，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等效刚度和等效阻尼 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，座椅人体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刚度和等效阻尼，不能直接用于有悬置的座椅系统研究，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刚度和等 效阻尼，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刚 度和等效阻尼的辨识方法。
【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刚度和阻尼的辨识方法。
[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刚度 和等效阻尼的辨识方法，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] (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，&] + [、T]}，其中，前一时间段[0，tj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[ti，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；
[0006] (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，人体上部的等效质量m b和人体臀部的等效质 量％，及座椅与座垫质量之和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{〇,T}= {[〇,tj+[LT]}，其中，前一时间段[0,tj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[kT]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，人体上部的等效质量mb和人体臀部的等效质量mh， 及座椅与座垫质量之和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，以在前一时间段[〇,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) 以人体等效刚度Kb和等效阻尼Ch作为优化辨识变量，利用在前一时间段[0，tj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Jmin，即
(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Kb和等效阻尼Ch ; (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[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，对人体等效刚度和等效阻尼的辨识结果进 行验证。
【文档编号】G06F17/50GK104408224SQ201410541651
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】周长城, 于曰伟, 赵雷雷 申请人:山东理工大学