[发明专利]车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数的获取方法

摘要

本发明涉及车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数的获取方法，属于车辆座椅技术领域。该发明的特征在于：根据建立座椅人体系统振动仿真模型，试验所得到的座椅在驾驶室地板安装中心位置处的振动加速度和座椅面的振动加速度，利用车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性曲线参数获取的目标函数及优化算法，获取得到车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数。利用本发明可获取得到更加准确、可靠的座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数，提高车辆座椅人体振动建模和分析的精度，为座椅悬置系统参数的优化设计奠定可靠的技术基础；同时，还可节省购置减振器试验台的高额费用，避免减振器试验费用高、特性参数获取周期较长的缺陷。

主权项

车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数的获取方法，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{0，T}＝{[0，t₁]+[t₁，T]}，其中，前一时间段[0，t₁]的振动信号用于车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数的获取，后一时间段[t₁，T]的振动信号可用于对所获取的车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数的仿真验证；(2)根据座椅系统舒适性分析的要求，利用座垫等效刚度K_h和等效阻尼C_h，座椅悬置的等效刚度K_s，人体的等效刚度K_b和等效阻尼系数C_b，人体上部的等效质量m_b和人体臀部的等效质量m_h，座椅与座垫质量之和m_s，座椅悬置液压减振器活塞杆中心线与驾驶室地板垂向的夹角即减振器安装角度θ，构建座椅人体垂向振动模型，其中，座椅面与驾驶室地板之间的垂向阻尼力F_h＝F_cs/cosθ，且减振器阻尼力$F_{\mathrm{cs}}=\left\{\begin{array}{cc}{C}_s[V_1+(V-V_1)\frac{1}{{\mathrm{\η}}_s}]& V\≥V_1\\ C_{s}V& 0\<V\<V_1\\ {\mathrm{\β}}_s{C}_{s}V& V_{1y}\<V\≤0\\ {\mathrm{\β}}_s{C}_s[V_{1y}+\frac{1}{{\mathrm{\η}}_s}(V-V_{1y})]& V\≤V_{1y}\end{array}\right.;$式中，阻尼系数C_s、平安比η_s、双向比β_s、复原行程初次开阀速度V₁、及压缩行程初次开阀速度V_1y，作为减振器速度特性参数的待获取量，V为减振器的运动速度；(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，t₁]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$w_k\left(f_i\right)=\left\{\begin{array}{cc}0.5& f_i\∈\left[\mathrm{0.5,2}\right]\mathrm{Hz}\\ f_i/4& f_i\∈\left(\mathrm{2,4}\right]\mathrm{Hz}\\ 1& f_i\∈\left(\mathrm{4,12.5}\right]\mathrm{Hz}\\ 12.5/f_i& f_i\∈\left(\mathrm{12.5,80}\right]\mathrm{Hz}\end{array}\right.;$(4)以步骤(2)中的阻尼系数C_s、平安比η_s、双向比β_s、复原行程初次开阀速度V₁、压缩行程初次开阀速度V_1y，作为减振器速度特性参数的待获取量，利用在前一时间段[0，t₁]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座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数获取的目标函数J_min，即$J_{\min }={({\mathrm{\σ}}_{{\stackrel{..}{z}}_{s\_}\min }-{\mathrm{\σ}}_{{\stackrel{..}{z}}_{s\_}\mathrm{test}})}^2;$(5)根据座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数获取的目标函数，利用优化算法求参数获取目标函数的最小值，此时，对应的优化变量即为所的座椅悬置液压减振器非线性速度特性曲线参数，即阻尼系数C_s、平安比η_s、双向比β_s、复原行程初次开阀速度V₁、压缩行程初次开阀速度V_1y，此时得到的减振器阻尼力F_cs表达式所绘制的曲线即为该车辆座椅悬置液压减振器非线性速度特性曲线；(6)根据座椅人体系统的振动仿真模型及在步骤(5)中所得到的座椅悬置液压减振器非线性速度特性曲线，以在后一时间段[t₁，T]内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，对所获取得到的座椅悬置液压减振器非线性速度特性参数的结果进行验证。