汽车座椅悬架结构设计的振动主动控制研究

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随着人们生活水平的提高,汽车的应用已经越来越广,同时对汽车的要求也越来越高。安全、舒适是现代汽车座椅设计的最优目标。振动系统包括三部分:振动源、振动传递路径及振动接受体。对于汽车系统,相对于振动源和振动的接受体,控制振动传动路径相对容易了很多。汽车座椅主动振动控制,将是汽车座椅振动控制系统的发展方向。研究表明,座椅的动态性能强烈的受到坐在座椅上的人体模型的动态特性影响,因此建立乘客乘坐时科学合理的人体-座椅系统模型来综合研究座椅系统的动态舒适性十分必要。   首先,本文通过对座椅的优化设计,确定了建立了包括头部质量块、上部躯干质量块、下部躯干质量块和大腿质量块的四自由度人体模型。结合单自由度的座椅模型,建立了垂直方向的五自由度的人体-座椅系统动力学模型。依照人体-座椅系统动力学模型,建立人体-座椅系统数学模型。   然后,利用基于滤波-X最小均方值算法(Filtered-X LMS)的自适应控制原理,建立了座椅主动振动控制系统模型。利用Matlab下Simulink的LMS自适应滤波器模块,创建了主动振动控制系统模块。并且在Simulink下,依照人体-座椅系统的数学模型,创建了人体-座椅系统传递函数模块。   最后,本文在Simulink中,建立了人体-座椅-AVC系统仿真模型。以不同频率的正弦信号作为车身振动输入信号,对系统进行了性能模拟仿真。仿真过程中,对主动振动控制座椅和普通座椅的隔振性能进行了比较。结果表明,在座椅振动的主动控制中采用基于滤波-X最小均方值算法的前馈型自适应控制是有效的;与普通汽车座椅的被动隔振系统相比,这种主动振动控制系统,有效降低了车身振动对人体的影响,在很大程度上提高了汽车座椅的动态舒适性。
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