电动座椅节能路径规划方法、系统及计算机设备与流程

本发明涉及电动座椅姿态控制领域，特别涉及一种电动座椅节能路径规划方法、系统及计算机设备。

背景技术：

1、传统车座椅手动调节方式需要乘客先通过手柄放松座椅的锁止机构，之后通过改变身体的座姿和位置来带动座椅移动，最后将锁止机构的手柄放松，将座椅固定在所选择的位置上。随着汽车电动化、智能化进程的加快，部分汽车已经在座椅骨架中安装电机进行姿态的电动控制，相较传统车座椅姿态调节更加简便快捷。

2、但目前的电动座椅姿态调节是面向单向调节的，未考虑协同姿态控制，且未将座椅姿态运动过程中的能耗纳入考虑范围。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种电动座椅节能路径规划方法、系统及计算机设备，以解决现有技术中的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种电动座椅节能路径规划方法，所述方法包括：

3、建立电动座椅的动力学和运动学相结合的目标理论模型，所述电动座椅包括靠背和坐垫；

4、基于整车试验获取所述电动座椅的舒适性位姿和相应所述坐垫与所述靠背处的压力分布，并基于所述舒适性位姿和所述压力分布获取所述电动座椅处于不同自由度时的当前时刻位姿和目标舒适性位姿；

5、基于所述目标理论模型，并根据所述电动座椅的水平位置调节路径、高度位置调节路径以及靠背倾角调节路径构建所述电动座椅从所述当前时刻位姿运动至所述目标舒适性位姿过程中的必需能耗初始模型；

6、基于能耗节约条件，并通过粒子群算法对所述必需能耗初始模型进行优化，得到必需能耗优化模型，以通过所述必需能耗优化模型对所述电动座椅进行节能路径规划；

7、其中，所述建立电动座椅的动力学和运动学相结合的目标理论模型的步骤包括：

8、基于电动座椅的拓扑结构的多体动力学原理，并通过adams建立所述电动座椅的动力学模型；

9、通过不同电机对所述电动座椅进行控制，以对所述电动座椅进行水平位置、高度位置以及靠背倾角三个自由度调节，得到所述电动座椅在三个自由度的运动学模型；

10、将所述动力学模型和所述运动学模型相结合，得到中间理论模型；

11、对所述电动座椅进行仿真和动力学试验，将仿真结果和试验结果对所述中间理论模型的部分参数进行辨识，得到相应的辨识参数；

12、通过传感器和数据采集系统获取所述电动座椅处于不同操作条件下的运动响应数据，根据所述运动响应数据和所述辨识参数带入所述中间理论模型，以获取到目标理论模型；

13、所述目标理论模型的表达式如下所示：

14、

15、

16、

17、其中，md为导轨质量，m1为左四连杆质量，m2为右四连杆质量，ms为坐垫质量，mb为靠背质量，mh1为人体下半身质量，mh2为人体上半身质量，为导轨水平位移的二阶导数，μ为导轨滑动摩擦系数，为左四连杆转动惯量的一阶导数，为右四连杆转动惯量的一阶导数，为四连杆长度，为四连杆转角的二阶导数，f1为左四连杆摩擦力矩，f3为右四连杆摩擦力矩，为四连杆转角，为人体上半身转动惯量的一阶导数，为靠背转动惯量的一阶导数，θ为靠背转角，为靠背转角的二阶导数，为靠背长度，fb为靠背转动摩擦力矩，g为重力加速度，f为水平电机输出的作用力，为抬升电机输出的力矩，为靠背电机输出的力矩。

18、优选的，所述基于整车试验获取所述电动座椅的舒适性位姿和相应所述坐垫与所述靠背处的压力分布的步骤包括：

19、在试验车处于静止状态下，通过整车试验获取该电动座椅的静态舒适性位姿以及相应的所述坐垫与所述靠背处的第一压力分布；

20、在所述试验车处于不同速度进行匀速行驶时，通过整车试验获取该电动座椅处于特定车速下的动态舒适性位姿以及相应的所述坐垫与所述靠背处的第二压力分布。

21、优选的，所述得到必需能耗优化模型之后，所述方法还包括：

22、对所述必需能耗优化模型进行三次样条插值，以获取所述电动座椅的时序路径，并基于所述时序路径对所述电动座椅进行节能路径规划。

23、优选的，所述动力学模型的表达式如下所示：

24、

25、其中，t为所述动力学模型的动能，为导轨水平位移的一阶导数，v1和v2皆为四连杆的运动速度，为四连杆转角的一阶导数，vs为坐垫的运动速度，vb为靠背的运动速度，为靠背转角的一阶导数。

26、优选的，所述运动学模型的表达式如下所示：

27、

28、

29、

30、其中，v1和v2皆为四连杆的运动速度，为四连杆长度，为四连杆转角的一阶导数，为四连杆转角，为导轨水平位移的一阶导数，vb为靠背的运动速度，为靠背转角的一阶导数，θ为靠背转角，为靠背长度。

31、为实现上述目的，本发明还提供了一种电动座椅节能路径规划系统，所述系统包括：

32、建立模块，用于建立电动座椅的动力学和运动学相结合的目标理论模型，所述电动座椅包括靠背和坐垫；

33、获取模块，用于基于整车试验获取所述电动座椅的舒适性位姿和相应所述坐垫与所述靠背处的压力分布，并基于所述舒适性位姿和所述压力分布获取所述电动座椅处于不同自由度时的当前时刻位姿和目标舒适性位姿；

34、构建模块，用于基于所述目标理论模型，并根据所述电动座椅的水平位置调节路径、高度位置调节路径以及靠背倾角调节路径构建所述电动座椅从所述当前时刻位姿运动至所述目标舒适性位姿过程中的必需能耗初始模型；

35、得到模块，用于基于能耗节约条件，并通过粒子群算法对所述必需能耗初始模型进行优化，得到必需能耗优化模型，以通过所述必需能耗优化模型对所述电动座椅进行节能路径规划；

36、所述建立模块包括：

37、建立单元，用于基于电动座椅的拓扑结构的多体动力学原理，并通过adams建立所述电动座椅的动力学模型；

38、第一得到单元，用于通过不同电机对所述电动座椅进行控制，以对所述电动座椅进行水平位置、高度位置以及靠背倾角三个自由度调节，得到所述电动座椅在三个自由度的运动学模型；

39、第二得到单元，用于将所述动力学模型和所述运动学模型相结合，得到中间理论模型；

40、辨识单元，用于对所述电动座椅进行仿真和动力学试验，将仿真结果和试验结果对所述中间理论模型的部分参数进行辨识，得到相应的辨识参数；

41、带入单元，用于通过传感器和数据采集系统获取所述电动座椅处于不同操作条件下的运动响应数据，根据所述运动响应数据和所述辨识参数带入所述中间理论模型，以获取到目标理论模型；

42、所述目标理论模型的表达式如下所示：

43、

44、

45、

46、其中，md为导轨质量，m1为左四连杆质量，m2为右四连杆质量，ms为坐垫质量，mb为靠背质量，mh1为人体下半身质量，mh2为人体上半身质量，为导轨水平位移的二阶导数，μ为导轨滑动摩擦系数，为左四连杆转动惯量的一阶导数，为右四连杆转动惯量的一阶导数，为四连杆长度，为四连杆转角的二阶导数，f1为左四连杆摩擦力矩，f3为右四连杆摩擦力矩，为四连杆转角，为人体上半身转动惯量的一阶导数，为靠背转动惯量的一阶导数，θ为靠背转角，为靠背转角的二阶导数，为靠背长度，fb为靠背转动摩擦力矩，g为重力加速度，f为水平电机输出的作用力，为抬升电机输出的力矩，为靠背电机输出的力矩。

47、优选的，所述获取模块包括：

48、第一获取单元，用于在试验车处于静止状态下，通过整车试验获取该电动座椅的静态舒适性位姿以及相应的所述坐垫与所述靠背处的第一压力分布；

49、第二获取单元，用于在所述试验车处于不同速度进行匀速行驶时，通过整车试验获取该电动座椅处于特定车速下的动态舒适性位姿以及相应的所述坐垫与所述靠背处的第二压力分布。

50、优选的，所述得到模块之后，所述系统还包括：

51、插值模块，用于对所述必需能耗优化模型进行三次样条插值，以获取所述电动座椅的时序路径，并基于所述时序路径对所述电动座椅进行节能路径规划。

52、优选的，所述动力学模型的表达式如下所示：

53、

54、其中，t为所述动力学模型的动能，为导轨水平位移的一阶导数，v1和v2皆为左四连杆的运动速度，为四连杆转角的一阶导数，vs为坐垫的运动速度，vb为靠背的运动速度，为靠背转角的一阶导数。

55、为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中所述的电动座椅节能路径规划方法。

56、本发明的有益效果是：通过建立电动座椅的动力学和运动学相结合的目标理论模型，然后基于整车试验获取电动座椅的舒适性位姿和相应坐垫与靠背处的压力分布，并基于舒适性位姿和压力分布获取到电动座椅处于不同自由度时的当前时刻位姿和目标舒适性位姿，再根据电动座椅的水平位置调节路径、高度位置调节路径以及靠背倾角调节路径构建电动座椅从当前时刻位姿运动至目标舒适性位置的必需能耗初始模型，基于能耗节约条件，并通过粒子群算法对必需能耗初始模型进行优化，以得到必需能耗优化模型，从而通过必需能耗优化模型对电动座椅进行节能路径规划，区别于现有技术，不仅对电动座椅的三个自由度进行多向调节，还考虑到了协同位姿控制，同时也将电动座椅在位姿调节过程中的能耗纳入考虑范围，以保证在能耗最小的前提下还能精准控制电动座椅。

57、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种电动座椅节能路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的电动座椅节能路径规划方法，其特征在于，所述基于整车试验获取所述电动座椅的舒适性位姿和相应所述坐垫与所述靠背处的压力分布的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的电动座椅节能路径规划方法，其特征在于，所述得到必需能耗优化模型之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的电动座椅节能路径规划方法，其特征在于，所述动力学模型的表达式如下所示：

5.根据权利要求1所述的电动座椅节能路径规划方法，其特征在于，所述运动学模型的表达式如下所示：

6.一种电动座椅节能路径规划系统，其特征在于，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述的电动座椅节能路径规划系统，其特征在于，所述获取模块包括：

8.根据权利要求6所述的电动座椅节能路径规划系统，其特征在于，所述得到模块之后，所述系统还包括：

9.根据权利要求6所述的电动座椅节能路径规划系统，其特征在于，所述动力学模型的表达式如下所示：

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的电动座椅节能路径规划方法。

技术总结
本发明提供了一种电动座椅节能路径规划方法、系统及计算机设备，该方法包括：建立电动座椅的动力学和运动学相结合的目标理论模型；获取电动座椅的舒适性位姿和相应坐垫与靠背处的压力分布，基于舒适性位姿和压力分布获取电动座椅处于不同自由度时的当前时刻位姿和目标舒适性位姿；构建电动座椅从当前时刻位姿运动至所述目标舒适性位姿过程中的必需能耗初始模型；通过粒子群算法对所述必需能耗初始模型进行优化，得到必需能耗优化模型，以通过必需能耗优化模型对所述电动座椅进行节能路径规划。通过本申请，不仅对电动座椅的三个自由度进行多向调节，还考虑到了协同位姿控制，也将电动座椅在位姿调节过程中的能耗纳入考虑范围，降低能耗。

技术研发人员：孟德建,张周平,冯挽强,刘文斌,李文博,张立军
受保护的技术使用者：南昌智能新能源汽车研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23