汽车座椅舒适性及评价方法分析

汽车座椅是直接关系到乘员驾乘安全、舒适和工作效率的关键部件。通过对座椅静态舒适性、动态舒适性的逐一分析,且运用人机工程学原理,对座椅舒适性的主观评价和客观评价进行了系统分析和深入思考,最后阐述了汽车座椅舒适性研究存在问题的原因。     

汽车座椅弹性元件的舒适结构设计原则

座椅弹性元件的结构设计是否合理，直接影响座椅的静态特性和动态特性，从而影响座椅的舒适性．本文试以现代汽车座椅上广泛采用的聚氨酯泡沫塑料模塑整体成形的弹性元件的结构特点，探讨汽车座椅弹性元件的舒适结构设计所必须遵循的原则，供有关人员参考．     

汽车座椅系统动态舒适性的研究综述

座椅是现代汽车内饰的一大关键性构成部分,在现代汽车设计开发过程中,汽车乘坐舒适性已成为不可忽视的重大课题之一。因此,本文从不同角度入手客观分析了汽车座椅系统及其动态舒适性,在研究、分析、完善、改进的基础上最大化提升汽车座椅的动态性能以及动态舒适性。     

基于Matlab研究汽车座椅的动力学特性

以单自由度、三自由度模型为基础，用Matlab仿真研究汽车座椅-人系统的动力学特性，针对不同车辆的地板输入谱特性，合理选取不同的座椅特性，以获取最佳的动态舒适性。     

工程机械座椅磁流变阻尼器减振控制系统

传统的工程机械座椅大多采用被动隔振的方式来衰减有害振动,减振效果不好, 容易使驾驶员产生疲劳,工作效率下降,甚至会引发一些疾病。磁流变阻尼器的座椅减振控制系统,隔离由于地面激励引起的通过底盘和座椅传递到人体的振动,改善座椅的动态振动特性,提高工程机械乘坐的舒适性,保障人员和机械的安全。     

汽车座椅座垫非线性模型参数辨识研究

基于遗忘因子递推最小二乘法对汽车座椅座垫非线性模型参数辨识展开研究。首先根据汽车座椅座垫非线性特性,建立驾驶员处的人体-座椅单自由度非线性动力学模型;然后,在沥青路面上对某款轿车进行随机输入下的汽车平顺性试验,测量得到驾驶员座椅和座椅底部地板垂向加速度时间历程;最后基于遗忘因子递推最小二乘法,利用试验实测数据对座椅座垫非线性模型参数进行辨识与分析,分析结果将为座椅乘坐舒适性改善、汽车平顺性优化及控制研究等提供技术支持。     

基于汽车座椅舒适性设计要求的探讨

汽车座椅是汽车的一部分,提供了人与汽车之间的联系。随着经济的发展,人们生活水平的提高,对汽车座椅舒适性要求也越来越高,且座椅舒适性好才能提供好的驾驶空间。本文研究了汽车座椅舒适性设计原则,影响舒适性的主要因素,汽车座椅各部位的设计要求,为座椅的舒适性改良提供了参考。     

汽车驾驶座椅的人机工程学设计

根据汽车座椅舒适性的影响因素分析,结合并运用人机工程学对汽车座椅进行轻量化的改进,并按照国家法规进行汽车座椅的静强度分析.文中运用Pro/E进行建模,应用ANSYS有限元分析软件对座椅进行有限元分析.结果显示,汽车舒适型座椅由座椅的结构和座椅载荷分布情况确定.文中对座椅骨架的几何模型及有限元分析模型构建进行介绍.     

考虑座椅靠背倾角对人体振动的响应研究

道路引起的振动通过轮胎、悬架、车身和座椅传递给人体，座椅设计对提高乘坐舒适性起到至关重要的作用。文中基于车辆的乘坐动力学特性和试验人体对振动的响应，建立坐姿人体多体动力学模型，由大腿、骨盆、躯干、头部和心脏5个部分组成。推导靠背角度在0°,10°,20°,30°时座椅的传递率和总吸收功率。结果表明：适度增加靠背倾角可以降低座椅传递率和总加权吸收功率，但过多增加会导致座椅传递率出现不规则上升，降低舒适性。针对不同靠背倾角对人体振动的响应研究，可以有效用于载运工具座椅设计工作。     

工程车辆座椅悬架ANFIS控制策略研究

以某型工程车辆的座椅振动系统为对象，利用自学习和模糊推理(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System, ANFIS),提出了基于ANFIS的座椅悬架振动半主动控制方法，解决了工程车辆工作过程中座椅振动过大的问题。首先，分析工程车辆座椅悬架的振动过程，建立座椅悬架的动力学模型；然后，加入前馈、反馈环节，设计座椅悬架的模糊神经控制系统；最后，分别观测振动激励频率不同、控制器控制对象不同和以实测座椅信号为输入时的控制效果。结果表明，模糊神经振动控制系统减小了座椅的振动能量，降低了座椅的振动频率，座椅振动位移均方根值为被动悬架座椅的52%～66%。     

基于H∞控制的车辆座椅主动悬架系统

建立了四自由度的“车-椅-人”悬架系统的力学和数学模型，运用H∞鲁棒控制理论设计了车辆座椅主动悬架系统的鲁棒控制器。并且用MATLAB软件包及Robust-Control-Toolbox对座椅悬架系统进行了仿真分析。仿真结果表明：鲁棒控制策略能很好地抑制座椅主动悬架系统的垂直振动加速度，其减振幅度在共振频率附近能达到50～60％，大大提高了乘坐舒适性。并且，该系统能够承受一定的模型参数不确定性，具有良好的鲁棒稳定性。     

采用磁流变阻尼器的人体座椅悬架系统模糊ANFIS-PID复合控制技术研究

对座椅悬架用单出杆式磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,并借助MATLAB多项式拟合工具箱对改进多项式模型中未知参数进行辨识。分析人体振动特性,建立五自由度人体座椅悬架模型。综合模糊控制器与自适应模糊神经推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)整定PID控制器的优点,提出一种模糊ANFIS-PID复合控制策略。采用正弦信号作为外界激励,分别对被动悬架、传统模糊控制、ANFIS-PID控制及模糊ANFIS-PID复合控制人体座椅悬架系统进行仿真分析。结果表明,辨识得出的参数和建立的改进多项式模型均可满足后续仿真要求;采用模糊ANFIS-PID复合控制策略的隔振效果明显优于传统模糊控制及ANFIS-PID控制,能有效改善人体座椅悬架系统的行驶平顺性及驾乘人员乘坐舒适性。     

Adaptive control of a vehicle-seat-human coupled model using quasi-zero-stiffness vibration isolator as seat suspension

We propose the quasi-zero-stiffness (QZS) vibration isolator as seat suspension to improve vehicle vibration isolation performance. The QZS vibration isolator is composed of vertical spring and two symmetric negative stiffness structures used as stiffness correctors. A vehicle-seat-human coupled model considering the QZS vibration isolator is established as a three degree-of-freedom (DOF) model; it is composed of a quarter car model and a simplified 1 DOF model combined vehicle seat and human body. This model considers the changing mass of the passengers and sets the total mass of the vehicle seat and human body as an uncertain parameter, which investigates the overload and unload conditions in practical engineering. To further improve the vehicle ride comfort, a constrained adaptive backstepping controller law based on the barrier Lyapunov function (BLF) is presented. The dynamic characteristic of the active vehicle-seathuman coupled model under shock excitation was analyzed using numerical method. The results show that the designed controller law can isolate the shock excitation transmitted from the road to the passengers effectively, and both the vehicle and seat suspension strokes remain in the allowed stroke range.     

特种运输车装备主动悬架振动控制策略研究

为提高某型特种运输车辆装备的抗振性能,建立了六自由度装备与车辆系统动力学模型并简化为五自由度装备主动悬架模型。根据PID控制与模糊控制的各自特点,设计了模糊-PID控制器并对装备与车辆系统进行了振动控制。该控制器的工作原理是利用模糊控制促成了PID调节过程中参数的自动调整,来适应变化复杂的情况,使被运送装备的振动性能得到了改善。在白噪声模拟C级路面作为随机激励和矩形冲击激励2种工况下,对装备与车辆系统进行了动力学仿真分析。结果表明,相对于模糊控制和PID控制策略,模糊-PID控制对装备的振动加速度、速度、动位移控制性能更优,可以有效地提高装备运输的安全性。     

双层精密隔振平台的最优控制研究

将主动隔振技术应用到双层精密隔振系统中,设计双层主动隔振系统,建立其动力学方程和状态方程。根据精密制造和精密仪器的隔振需求,提出控制目标,建立系统的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制模型,利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,在不同激励下研究主被动系统隔振对象的加速度响应大小。仿真结果表明:双层主动隔振系统的隔振效果远远优于被动隔振系统。     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明:基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

基于14自由度模型的磁流变座椅悬架研究

用磁流变阻尼器代替传统座椅悬架中的被动阻尼器,构成半主动车辆座椅悬架系统。针对此系统建立"人-车-椅"14自由度力学模型。其中阻尼器采用双曲正切磁滞模型,并选取PID控制器,在Matlab/Simulink环境中建立整个系统模型,输入标准路谱信号进行仿真。仿真结果表明,该控制器能较为有效地改善座椅减振性能,提高乘坐舒适性。     

车辆稳定性系统与四轮转向系统集成控制研究

通过ADAMS/Car软件建立了车辆虚拟样机模型,车辆模型具有四轮独立制动和四轮转向的能力。在车辆稳定性系统和四轮转向系统的基础上,基于MATLAB设计了一种分层式集成控制系统,由上层控制器和下层子系统控制器组成。下层子系统控制器包括车辆稳定性控制子系统(以目标横摆角速度为控制目标)和四轮转向控制子系统(以车身质心零侧偏角为控制目标)。上层控制器为基于规则的系统管理控制器,考虑子系统间的相互耦合因素,协调子系统间的工作关系。理论分析和仿真结果表明,构建的分层式集成控制系统是一个行之有效的综合仿真和优化控制的系统,其性能优于单独控制和叠加控制,使车辆的操纵稳定性和安全性得到显著提高,所得结果为集成控制在车辆工程中的实际应用提供了参考。     

带动力吸振器的空气主动悬架的仿真研究

针对空气主动悬架在高频段的振动问题,设计一动力吸振器,建立带动力吸振器的空气主动悬架的1/4车辆动力学模型,结合最优控制相关理论,对带动力吸振器的空气主动悬架控制器进行设计。运用Matlab编程功能对动力吸振器参数进行优化并得到了最优参数。应用Matlab/Simulink软件对带动力吸振器的空气主动悬架的动力学模型进行频域和时域的仿真研究,并与不带动力吸振器的主被动空气悬架进行对比分析。结果表明带有动力吸振器的空气主动悬架在高频段的减振性能明显优于被动空气悬架和常规空气主动悬架。     

智能旋翼连续时间高阶谐波控制稳定性分析

后缘襟翼智能旋翼是一种行之有效的直升机旋翼振动主动控制技术,高阶谐波控制算法广泛应用于智能旋翼振动控制领域,其控制器参数直接影响振动控制性能和稳定性。基于后缘襟翼智能旋翼悬停实验数据,笔者经拟合得到智能旋翼系统的传递函数,建立智能旋翼参数化仿真模型,并进行了垂向载荷振动控制仿真。通过系统开环传递函数Nichols图的方式对振动控制系统的稳定性和稳定裕度进行了分析,在保证振动控制性能的前提下,获得了控制器时间常数和相角特性对控制系统稳定裕度的影响规律,为后续智能旋翼振动控制实验中控制器参数调整提供参考。