基于14自由度模型的磁流变座椅悬架研究.pdf

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1、第24卷第1期2011年1月机电产品开笈与钏新Development＆InnovationofMac—hinery＆ElectricalPmdUCtgV01．24．No．1Jan．，2011文章编号：1002—6673(2011)Ol—094加B基于14自由度模型的磁流变座椅悬架研究杜字，赵强，杨荣海，李少岩，李垮(东北林业大学交通学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：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“人一车一椅”14自由度力学模型。其中阻尼器采用双曲正

2、切磁滞模型．并选取PID控制器。在Madab／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。关键词：座椅悬架；14自由度模型；磁流变阻尼器；PID控制中图分类号：TV391．7文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002—6673．2011．01．037ResearchonMagneto-rheologicalSeatSuspensionBasedonaHuman--car--seat14DegreesM∞

3、hani鹳Model‘DUYu，ZHA0pl咖，YANGRong-／谊，LIShao-Yan，LICheng(NortheastForestryUniversity，TrafficCollege，HarbinHeilongliang150040，China)Abstract：Usingmagnetorheologicaldamperinsteadofpassivedamper，thepassivesemi—activeseatvehiclesuspensionsystemisconstituted．ahuma

4、n—car—seat14degreesmechanicsmodelisestablishedforthissystem。inwhichahyperbolictangenthysteresismodelisusedfortherrmgnetorheologicaldamper，aPIDalgorithmisselectedinthecontroller,andthestandardroadspectrumistakenastheinputofthewholesystemintheMathb／Simulinkba

5、sedsimulationmodel．Simulationresultsshowthatthecontrollercaneffectivelyimprovetheseatpeffor-rrlance，comfort．Keywords：seatsuspension；14degree—of-fi'eedommodel；magnetotheologicaldamper；PIDcontrolO引言一般丁程车辆由于工作环境恶劣以及座椅悬架性能差，减振效果不佳，严重影响驾驶员生理及心理健康。基于智能材料的半主动阻尼器一磁

6、流变阻尼器以其良好的稳定性．较小功耗及较好的减振效果而适应于汽车座椅悬架。目前，在车辆座椅悬架控制算法方面有广泛的研究，但由于PID算法结构简单。参数易于整定，可根据工业过程进行组合，因此具有实用意义。基于此本文在1l自由度的人体模型基础上171．建立“人一车一椅”14收稿日期：201畦”一24基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(DL09CB02)。教育郝博士点基金(200802251020)；黑龙江省教育厅项目(11523006)；黑龙江省博士后启动基金项目(LBH—Q06112)；哈尔滨市科技创

7、新人才研宛专项资金项目(2008P．FQXG004)责助作者简介：杜宇(1984一)，女，哈尔滨人，硕士研究生；赵强(1971一)，男．哈尔滨人．博士，教授。主要研完车辆及机器人技术。94自由度运动力学模型，设计一种PID控制器。并利用Matlab仿真对其进行了验证分析。1基于磁流变阻尼器“人一车一椅”系统的动力学模型本文在ll自由度人体模型的基础上．座椅悬架选择1／4车体两自由度模型，单自由度的座椅模型。建立“人一车一椅”的14自由度运动模型。如图l所示。图中ml。m¨分别为车轮、1／4车体、座椅、骨盆、腹

8、部、横膈膜、胸部、躯干、上臂、下臂、腰椎、胸椎、颈椎和头部的质量；zl～z¨分别为对应质量的位移；kl-k。分别为车轮、l，4车芒当已竺：『￡当圈114自由度。人一车一椅”模型n晷l14-DOFbody-vehicle--seatmodel·制造业信息化．体、座椅、骨盆、腹部、横膈膜、胸部、躯干、上臂、下臂、腰椎、胸椎、颈椎和头部的弹簧刚度，k眦为躯干与胸椎连接处的等效剐度；e2~c珥分别为1／4车