[发明专利]基于单自由度陀螺仪及加速度计的电动座椅的调节方法

权利要求书

1.基于单自由度陀螺仪及加速度计的电动座椅，其特征在于，包含座椅、质量测量传感器、角位移传感器、A/D转换器、控制芯片、D/A转换器、加速度计、单自由度陀螺仪、PWM、力矩电机以及减速器，其中，所述质量测量传感器、角位移传感器设置在座椅上，通过A/D转换器与控制芯片相连，所述加速度计、单自由度陀螺仪设置在座椅的载体上，通过A/D转换器与控制芯片相连，所述PWM一端与力矩电机相连，另一端通过D/A转换器与控制芯片相连，所述力矩电机通过减速器与座椅相连。

2.根据权利要求1所述的基于单自由度陀螺仪及加速度计的电动座椅，其特征在于，所述控制芯片采用MCS-51单片机。

3.基于权利要求1所述的基于单自由度陀螺仪及加速度计的电动座椅的调节方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)，质量测量传感器将座椅及乘客的总质量传递给控制芯片，角位移传感器记录座椅的初始位置并将其传递给控制芯片；

步骤2)，加速度计测量座椅载体机身方向的加速度并将其传递给控制芯片，单自由度陀螺仪测量座椅载体的俯仰角速率并将其传递给控制芯片；

步骤3)，控制芯片将座椅及乘客的总质量与预先设定的质量阈值进行比较，如果座椅及乘客的总质量大于预先设定的质量阈值，控制芯片不驱动力矩电机调整座椅，否则，进入下一步骤；

步骤4)，控制芯片根据座椅载体机身方向的加速度以及座椅载体的俯仰角速率计算出座椅转动角加速度，计算公式如下：

ε＝K1*ω+K2*a

其中，ε为座椅的转动角加速度，K1为座椅载体机身俯仰速率的比例因子，ω为座椅载体机身的俯仰速率；K2为座椅载体机身方向加速度的比例因子，a为座椅载体机身方向的加速度；

步骤5)，控制芯片根据座椅转动角加速度计算出对应的电机控制电压；

步骤6)，控制芯片根据计算得到的电机控制电压进行脉宽调制以驱动所述力矩电机运行，进而带动座椅进行转动；当所述角位移传感器检测到座椅的转动角度超过预先设定的角度范围时，控制芯片停止驱动力矩电机；

步骤7)，当加速度计检测到座椅载体机身方向的加速度小于预先设定的加速度阈值，且单自由度陀螺仪检测到座椅载体的俯仰角速率小于预先设定的俯仰角速率阈值时，控制芯片驱动力矩电机使得座椅回到角位移传感器记录的初始位置。

4.根据权利要求3所述的基于单自由度陀螺仪及加速度计的电动座椅的调节方法，其特征在于，所述座椅载体机身俯仰速率的比例因子K1和座椅载体机身方向加速度的比例因子K2是事先将所述电动座椅的运行参数进行数据拟合后得出的最优控制参数。

5.根据权利要求3所述的基于单自由度陀螺仪及加速度计的电动座椅的调节方法，其特征在于，步骤5)中所述控制芯片根据座椅转动角加速度计算出对应的电机控制电压的计算公式如下：

U=(60CeΦd2π+(md2n2+Jm)RaCtΦ)ϵ+TfRaCtΦ,]]>

其中，U为电机控制电压，Ce为电动势常数，C_t为转矩常数，Φ为电机气隙磁通，T_f为系统的摩擦力矩，R_a为电机电枢电阻，d为座椅重心与电机转轴之间的距离，n为减速比，J_m为电动机自身的转动惯量，m为座椅及乘客的总质量。