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人-椅-车动力学模型舒适性仿真与控制研究
| 论文题名： | 人-椅-车动力学模型舒适性仿真与控制研究 |
| 关键词： | 汽车舒适性;人-椅-车动力学模型;振动响应;路面不平度 |
| 摘要： | 汽车舒适性作为评价汽车性能的一项重要指标，受到广泛关注。汽车制造企业在考虑汽车舒适性指标时，如未涉及驾驶员及乘员因素，舒适性将难以达到设计要求。通过整车模型来研究乘坐舒适性，往往基于一维集总参数模型，只能捕获乘员垂向振动响应，而人体是一个具有弹性的复杂力学系统。针对上述问题，采用二维的人体生物动力学模型与七座SUV整车模型相耦合，获得乘员垂向与纵向平动振动响应和俯仰转动振动响应，进而更加真实的模拟乘员在汽车行驶状态下的振动响应。具体研究内容如下： 1)针对三种二维人体-座椅动力学模型进行动力学分析，推导相应的数学模型并编制仿真程序。通过比较三种动力学模型的传递函数，优选一种最佳的二维人体-座椅动力学模型，为后续搭建人-椅-车动力学模型提供基础。 2)搭建人-椅-车动力学模型，该模型由轮胎、悬架、车身、座椅及人体构成，共一百五十个自由度。同时对人-椅-车模型进行动力学分析并推导相应的方程。根据标准ISO-8608生成路面不平度谱。为后续研究人-椅-车动力学模型舒适性提供支撑。 3)采用MATLAB/Simunlik软件搭建人-椅-车动力学模型。研究路面不平度等级、汽车车速以及座椅占用率对乘坐舒适性的影响规律，并分析车身与座椅的加速度响应变化规律。仿真结果表明：路面不平度等级越低，乘员越少，汽车车速越低会导致乘坐舒适性越差。车身与座椅垂向加速度大于人体头部垂向加速度。座椅靠垫处垂向加速度大于坐垫处垂向加速度，表明靠垫对乘坐舒适性的影响较大。 4)基于上述搭建的人-椅-车动力学模型，将超扭曲滑模控制器引入轮胎与车身四个角点位置。研究被动悬架与加超扭曲滑模控制器的主动悬架，人体的腿部、臀部、上躯干、头部和内脏等部位的纵向与垂向振动加速度以及吸收功率。研究结果表明：主动悬架能够有效的降低乘员各个部位的振动加速度以及吸收功率，进而提高汽车的乘坐舒适性。同时，主动悬架能够有效的降低汽车车身的纵向与垂向振动加速度，提高汽车的行驶平顺性。所建模型对研究乘坐舒适性有一定的理论意义与研究价值。 |
| 作者： | 逯成林 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨景周 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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