CN113771709A - 一种根据频率选择的振动控制智能座椅及其控制策略 - Google Patents

一种根据频率选择的振动控制智能座椅及其控制策略 Download PDF

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CN113771709A CN202111138849.1A CN202111138849A CN113771709A CN 113771709 A CN113771709 A CN 113771709A CN 202111138849 A CN202111138849 A CN 202111138849A CN 113771709 A CN113771709 A CN 113771709A
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Abstract

本发明公开了一种根据频率选择的振动控制智能座椅及其控制策略，包括座椅主体和座椅悬架，座椅悬架固定连接在在座椅主体的下端，座椅悬架由座椅上底板、座椅下底板、支撑机构、磁流变阻尼器、控制器和恒流电源等构成，座椅上底板和座椅下底板呈上下分布，且座椅上底板固定连接在座椅靠背的下端，支撑机构设置有两个，两个支撑机构和磁流变阻尼器共同活动连接在座椅上底板和座椅下底板之间，磁流变阻尼器位于两个支撑机构之间且倾斜安装，利用了磁流变液的粘度与所施加磁场强度的正相关性，通过外部控制电磁线圈中所流过电流的大小，改变减振器中磁流变液体的粘度，从而改变座椅悬架的减振性能。本发明所述的控制策略适用范围广，能耗低且可靠。

Description

一种根据频率选择的振动控制智能座椅及其控制策略
技术领域
本发明涉及减振隔振技术领域，特别涉及一种根据频率选择的振动控制智能座椅及其控制策略。
背景技术
振动(vibration)是指物体围绕它的平衡位置所作的往复运动或***物理量在其平均值(或平衡值)附近来回变动。振动是自然界最普遍的现象之一，广泛存在于日常生活或生产实践中，如钟摆的振动，琴弦的振动，心脏的搏动，耳膜和声带的振动等；在工程技术领域中，振动现象更比比皆是，例如机车、车辆行驶时所引起的自身的振动以及支承它的线路、桥梁的振动；机器设备运转时或地震时所引起的厂房或堤坝的振动；风的脉动压力使输电线、烟囱、水塔、桥梁等建筑物产生的振动；船舶或飞机在航行中的振动等。
剧烈的振动可以造成结构物或机件的破坏；对于精密仪器或机械加工，振动将影响其灵敏度或精确度；振动要消耗能量因而使机器的效率降低；振动及同时发生的噪声使劳动条件恶化；飞机、车辆、船舶等的振动影响到乘客的身体健康，甚至危及安全等。应该设法消除这些有害的振动或减轻其危害。近年来，随着人们对于舒适性与机械精度的要求越来越高，传统的被动座椅很难满足客户对于减振隔振的要求，故此，我们提出了一种根据频率选择的振动控制智能座椅及其控制策略。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种根据频率选择的振动控制智能座椅及其控制策略，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种根据频率选择的振动控制智能座椅，包括座椅主体和座椅悬架，所述座椅悬架固定连接在在座椅主体的下端，所述座椅主体包括座椅靠背，所述座椅靠背的上端设置有一个座椅头垫，且座椅头垫与座椅靠背为一体结构，所述座椅靠背的左右两侧均活动连接有一个座椅扶手，所述座椅悬架由座椅上底板、座椅下底板、支撑机构、磁流变阻尼器、控制器和恒流电源等构成，所述座椅上底板和座椅下底板呈上下分布，且座椅上底板固定连接在座椅靠背的下端，所述支撑机构设置有两个，且呈左右对称分布，两个所述支撑机构和磁流变阻尼器共同活动连接在座椅上底板和座椅下底板之间，所述磁流变阻尼器位于两个支撑机构之间且倾斜安装。
优选的，所述座椅上底板和座椅下底板的结构相同，所述座椅上底板的下端前部固定焊接有两个上固定座和一个上连接座，且上连接座位于两个上固定座之间，所述座椅下底板的上端前部固定焊接有两个下固定座和一个下连接座，且下连接座位于两个下固定座之间，所述座椅下底板和座椅上底板的对立端后部均开有两个滑轨，且同一水平面上的两个滑轨呈左右对称分布。
优选的，所述支撑机构包括一号剪力臂和二号剪力臂，所述一号剪力臂和二号剪力臂的结构相同，所述一号剪力臂和二号剪力臂呈交叉分布且中部共同通过铰链活动连接，所述一号剪力臂的上部活动连接有一个一号滚轮，所述二号剪力臂的下部活动连接有一个二号滚轮，且二号滚轮和一号滚轮的结构相同，所述一号剪力臂和二号剪力臂之间上部共同安装有一个弹簧。
优选的，所述一号剪力臂的下部通过铰链与下固定座活动连接，所述一号滚轮滑动连接在座椅上底板下端对应的滑轨内，所述二号剪力臂的上部通过铰链与上固定座活动连接，所述二号滚轮滑动连接在座椅下底板上端对应的滑轨内。
优选的,所述磁流变阻尼器包括壳体，所述壳体内固定连接有一个活塞，所述活塞的输出端固定连接有一个活塞杆，所述活塞杆的上部缠绕有电磁线圈，所述壳体内填充有磁流变液，所述壳体的下部通过铰链与下连接座活动连接，所述活塞杆的上部通过铰链与上连接座活动连接。
优选的，所述活塞杆的上部与座椅主体间缝隙距离为2mm。
优选的，所述控制器包括天棚控制模块和模糊自适应滑模控制模块。
一种根据频率选择的振动控制智能座椅的控制策略，所述控制策略为结合天棚控制策略、模糊自适应滑模控制策略策略优点的混合控制策略，包括以下步骤：
步骤一：座椅悬架控制器获取***状态，包括座椅悬架***上下底板的位移、速度，并通过判定程序判断当前路面激励的频率范围。若频率在2-8Hz范围内，选择模糊滑模控制模块，若频率在2-8Hz范围以外，则采用天棚控制模块；
一般地，以每20ms刷新一次控制策略为例，信号采样频率为fs，采样时间为T，采取座椅上下地板的相对位移或加速度信号，采样点的数量N＝fs*T，对加速度信号进行FFT计算，寻找频率域加速度幅值最大值对应频率fobjective，确定振动信号的主要频率成分，进而选择合适的控制策略。
Figure BDA0003283236210000031
fobjective＝MAX(x(ω))
步骤二：当车辆所处路面激励频率在2-8Hz范围以外，启用天棚控制模块。***的输入为上底板的速度xsr、下底板速度xr。座椅悬架控制器根据公式
Figure BDA0003283236210000032
确定减振器的输出阻尼力；
步骤三：当车辆所处路面激励频率在2-8Hz范围以内，启用天棚控制模型作为参考模型，采用滑模控制器对座椅悬架***进行控制；
其中，根据公式
Figure BDA0003283236210000033
定义控制器的误差e,包括参考模型和被控***的座椅上表面位移的积分、位移及速度；
根据公式u＝Fd定义***控制输入u，控制***的输入即为磁流变减振器的输出阻尼力Fd。
步骤四：座椅悬架控制器根据公式
Figure BDA0003283236210000041
确定滑模控制的状态空间方程
Figure BDA0003283236210000042
其中，
Figure BDA0003283236210000043
步骤五：座椅悬架控制器根据公式s＝Ce定义滑模控制的滑模面s，根据公式
Figure BDA0003283236210000044
确定滑模控制的等效阻尼力ueq，ueq＝(msc1-ks)e2+msc2e3+Fdr；
步骤六：***滑动模态的运动方程为
Figure BDA0003283236210000045
座椅悬架控制器通过求解滑动模态的运动方程的特征多项式，利用极点配置法，令多项式的特征根等于给定的极点来求c1,c2的值；
步骤七：座椅悬架控制器根据公式
Figure BDA0003283236210000046
使***快速达到滑模状态，选取公式
Figure BDA0003283236210000047
所示的指数趋近律来达到滑模控制。为削弱“抖振”，采用饱和函数代替开关函数；
步骤八：座椅悬架控制器采用模糊自适应控制方法对增益系数ε进行调节。设计二输入单输出模糊控制器，输入为s及其变化率
Figure BDA0003283236210000048
输出为f×s,f为常数，输入输出的变化范围均设置为[-3,3]；
步骤九：座椅悬架控制器根据公式ε＝|f×s|确定滑模控制的增益系数ε；
步骤十：座椅悬架控制器对滑移面s及其导数
Figure BDA0003283236210000051
进行模糊化处理，具体过程为：使符号S和SC分别代表s的模糊化变量及
Figure BDA0003283236210000052
的模糊化变量，定义S和SC的模糊状态集合为负大(NL)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)；
步骤十一：座椅悬架控制器对模糊自适应控制***的输出f×s进行模糊化处理，具体过程为：使符号E代表输出的模糊化变量，定义E的模糊状态集合为负大(NL)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)；
步骤十二：座椅悬架控制器设定模糊滑模***的模糊论域，其中S、SC、E均设置为{S}＝{SC}＝{E}＝{-3，-2，-1,0,1,2,3}；
步骤十三：座椅悬架控制器选用三角隶属函数作为模糊变量S、SC和E的隶属度函数；
步骤十四：座椅悬架控制器建立49条模糊控制规则使滑模***的抖动尽量减弱。建立的所有模糊控制规则均是按照滑模控制到达的充要条件s
Figure BDA0003283236210000053
设计的。建立如附表1所示的模糊控制规则。当模糊状态S为负大、SC为负大时，模糊***的输出为负大；当模糊状态S为负大、SC为负中时，模糊***的输出为负大；当模糊状态S为负大、SC为负小时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为零时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为正小时，模糊***的输出为负小；当模糊状态S为负大、SC为正中时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为正大时，模糊***的输出为零；其他模糊控制规则如图7所示。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、在本发明中，采用半主动控制，通过调节磁场强度实现隔振最佳阻尼特性，可以在较宽的频带内有效地隔离振动向人体的传递；磁流变减振器的阻尼力受到减振器的运动状态和在减振器活塞头部线圈施加电流产生的磁场强度的影响；
Fd＝(x,v,l)
式中，Fd为磁流变减振器产生的阻尼力，x、v及I分别代表减振器活塞位移、速度和控制电流。
2、与一般半主动座椅悬架相比，本发明应用根据频率选择的混合控制策略，根据路面激励的频率特性及人体共振敏感频率选择适宜的控制策略，对不同控制策略的控制效果、复杂程度和鲁棒性进行合理的选择；
3、与全主动座椅悬架相比，本发明半主动座椅悬架***能耗较低，而全主动座椅需对作动器实时控制，能耗较高，***复杂；
4、在半主动元件失效的情况下，本发明还具有被动减振器的隔振性能，工作可靠，稳定性强；
5、本发明采用模糊自适应滑模控制的方法对人体共振范围内的激励进行减振控制，减弱了原有滑模控制的抖动缺点，自适应调节滑模控制的趋近律增益系数，具有更加良好的减振效果。
附图说明
图1为本发明一种根据频率选择的振动控制智能座椅的整体结构示意图；
图2为本发明一种根据频率选择的振动控制智能座椅的座椅悬架的结构示意图；
图3为本发明一种根据频率选择的振动控制智能座椅的座椅悬架的结构示意图；
图4为本发明一种根据频率选择的振动控制智能座椅的支撑机构的结构示意图；
图5为本发明一种根据频率选择的振动控制智能座椅的磁流变减振器的内部结构示意图；
图6为本发明根据频率选择的混合控制策略流程图；
图7为本发明模糊自适应滑模控制的模糊控制规则表。
图中：1、座椅主体；2、座椅悬架；3、座椅靠背；4、座椅头垫；5、座椅扶手；6、座椅上底板；7、座椅下底板；8、支撑机构；9、磁流变阻尼器；61、上固定座；62、上连接座；71、下固定座；72、下连接座；73、滑轨；81、一号剪力臂；82、二号剪力臂；83、二号滚轮；84、一号滚轮；85、弹簧；91、壳体；92、活塞；93、活塞杆；94、电磁线圈；95、磁流变液。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-6所示，一种根据频率选择的振动控制智能座椅，包括座椅主体1和座椅悬架2，座椅悬架2固定连接在在座椅主体1的下端，座椅主体1包括座椅靠背3，座椅靠背3的上端设置有一个座椅头垫4，且座椅头垫4与座椅靠背3为一体结构，座椅靠背3的左右两侧均活动连接有一个座椅扶手5，座椅悬架2由座椅上底板6、座椅下底板7、支撑机构8、磁流变阻尼器9、控制器和恒流电源等构成，座椅上底板6和座椅下底板7呈上下分布，且座椅上底板6固定连接在座椅靠背3的下端，支撑机构8设置有两个，且呈左右对称分布，两个支撑机构8和磁流变阻尼器9共同活动连接在座椅上底板6和座椅下底板7之间，磁流变阻尼器9位于两个支撑机构8之间且倾斜安装。
座椅上底板6和座椅下底板7的结构相同，座椅上底板6的下端前部固定焊接有两个上固定座61和一个上连接座62，且上连接座62位于两个上固定座61之间，座椅下底板7的上端前部固定焊接有两个下固定座71和一个下连接座72，且下连接座72位于两个下固定座71之间，座椅下底板7和座椅上底板6的对立端后部均开有两个滑轨73，且同一水平面上的两个滑轨73呈左右对称分布。
支撑机构8包括一号剪力臂81和二号剪力臂82，一号剪力臂81和二号剪力臂82的结构相同，一号剪力臂81和二号剪力臂82呈交叉分布且中部共同通过铰链活动连接，一号剪力臂81的上部活动连接有一个一号滚轮84，二号剪力臂82的下部活动连接有一个二号滚轮83，且二号滚轮83和一号滚轮84的结构相同，一号剪力臂81和二号剪力臂82之间上部共同安装有一个弹簧85，提供弹性力。
一号剪力臂81的下部通过铰链与下固定座71活动连接，一号滚轮84滑动连接在座椅上底板6下端对应的滑轨73内，二号剪力臂82的上部通过铰链与上固定座61活动连接，二号滚轮83滑动连接在座椅下底板7上端对应的滑轨73内。
磁流变阻尼器9包括壳体91，壳体91内固定连接有一个活塞92，活塞92的输出端固定连接有一个活塞杆93，活塞杆93的上部缠绕有电磁线圈94，壳体91内填充有磁流变液95，壳体91的下部通过铰链与下连接座72活动连接，活塞杆93的上部通过铰链与上连接座62活动连接。
活塞杆93的上部与座椅主体1间缝隙距离为2mm，减小摩擦损耗，延长活塞杆93的使用寿命。
控制器包括天棚控制模块和模糊自适应滑模控制模块，根据频率判定程序，判断路面激励所处的频率范围，当路面激励的频率在2～8Hz以外时，激活天棚控制模块，根据控制算法计算出所需控制电流并通过可编程直流电源输入至磁流变阻尼器的电磁线圈中，根据磁流变效应，使得磁流变阻尼器内磁流变液粘度发生改变进而改变座椅的振动特性；当路面激励的频率在2～8Hz以内时，激活模糊自适应滑模控制模块，根据模糊自适应滑模控制算法计算出所需控制电流并通过可编程直流电源输入至磁流变阻尼器的电磁线圈中，根据磁流变效应，使得磁流变阻尼器内磁流变液粘度发生改变进而改变座椅的振动特性。***混合控制策略中，可以根据人体对激励频率的敏感程度大小选择适宜的控制策略，当路面激励处于人体共振频率范围以外时，选取简单的天棚控制策略来确定磁流变减振器的输入电流；当路面激励处于人体共振频率范围以内时，选取自适应调节控制参数的模糊自适应滑模控制策略来确定磁流变减振器的输入电流。综合考虑控制模型的减振效果和模型的鲁棒性和复杂程度，选取适宜的控制策略对座椅悬架***进行减振控制。
一种根据频率选择的振动控制智能座椅的控制策略，所述控制策略为结合天棚控制策略、模糊自适应滑模控制策略策略优点的混合控制策略，包括以下步骤：
步骤一：座椅悬架控制器获取***状态，包括座椅悬架***上下底板的位移、速度，并通过判定程序判断当前路面激励的频率范围。若频率在2-8Hz范围内，选择模糊滑模控制模块，若频率在2-8Hz范围以外，则采用天棚控制模块；
一般地，以每20ms刷新一次控制策略为例，信号采样频率为fs，采样时间为T，采取座椅上下地板的相对位移或加速度信号，采样点的数量N＝fs*T，对加速度信号进行FFT计算，寻找频率域加速度幅值最大值对应频率fobjective，确定振动信号的主要频率成分，进而选择合适的控制策略。
Figure BDA0003283236210000101
fobjective＝MAX(x(ω))
步骤二：当车辆所处路面激励频率在2-8Hz范围以外，启用天棚控制模块。***的输入为上底板的速度xsr、下底板速度xr。座椅悬架控制器根据公式
Figure BDA0003283236210000102
确定减振器的输出阻尼力；
步骤三：当车辆所处路面激励频率在2-8Hz范围以内，启用天棚控制模型作为参考模型，采用滑模控制器对座椅悬架***进行控制；
其中，根据公式
Figure BDA0003283236210000103
定义控制器的误差e,包括参考模型和被控***的座椅上表面位移的积分、位移及速度；
根据公式u＝Fd定义***控制输入u，控制***的输入即为磁流变减振器的输出阻尼力Fd。
步骤四：座椅悬架控制器根据公式
Figure BDA0003283236210000104
确定滑模控制的状态空间方程
Figure BDA0003283236210000105
其中，
Figure BDA0003283236210000106
步骤五：座椅悬架控制器根据公式s＝Ce定义滑模控制的滑模面s，根据公式
Figure BDA0003283236210000111
确定滑模控制的等效阻尼力ueq，ueq＝(msc1-ks)e2+msc2e3+Fdr；
步骤六：***滑动模态的运动方程为
Figure BDA0003283236210000112
座椅悬架控制器通过求解滑动模态的运动方程的特征多项式，利用极点配置法，令多项式的特征根等于给定的极点来求c1,c2的值；
步骤七：座椅悬架控制器根据公式
Figure BDA0003283236210000113
使***快速达到滑模状态，选取公式
Figure BDA0003283236210000114
所示的指数趋近律来达到滑模控制。为削弱“抖振”，采用饱和函数代替开关函数；
步骤八：座椅悬架控制器采用模糊自适应控制方法对增益系数ε进行调节。设计二输入单输出模糊控制器，输入为s及其变化率
Figure BDA0003283236210000115
输出为f×s,f为常数，输入输出的变化范围均设置为[-3,3]；
步骤九：座椅悬架控制器根据公式ε＝|f×s|确定滑模控制的增益系数ε；
步骤十：座椅悬架控制器对滑移面s及其导数
Figure BDA0003283236210000116
进行模糊化处理，具体过程为：使符号S和SC分别代表s的模糊化变量及
Figure BDA0003283236210000117
的模糊化变量，定义S和SC的模糊状态集合为负大(NL)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)；
步骤十一：座椅悬架控制器对模糊自适应控制***的输出f×s进行模糊化处理，具体过程为：使符号E代表输出的模糊化变量，定义E的模糊状态集合为负大(NL)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)；
步骤十二：座椅悬架控制器设定模糊滑模***的模糊论域，其中S、SC、E均设置为{S}＝{SC}＝{E}＝{-3，-2，-1,0,1,2,3}；
步骤十三：座椅悬架控制器选用三角隶属函数作为模糊变量S、SC和E的隶属度函数；
步骤十四：座椅悬架控制器建立49条模糊控制规则使滑模***的抖动尽量减弱。建立的所有模糊控制规则均是按照滑模控制到达的充要条件s
Figure BDA0003283236210000121
设计的。建立如附表1所示的模糊控制规则。当模糊状态S为负大、SC为负大时，模糊***的输出为负大；当模糊状态S为负大、SC为负中时，模糊***的输出为负大；当模糊状态S为负大、SC为负小时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为零时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为正小时，模糊***的输出为负小；当模糊状态S为负大、SC为正中时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为正大时，模糊***的输出为零；其他模糊控制规则如图7所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种根据频率选择的振动控制智能座椅，包括座椅主体(1)和座椅悬架(2)，其特征在于：所述座椅悬架(2)固定连接在在座椅主体(1)的下端，所述座椅主体(1)包括座椅靠背(3)，所述座椅靠背(3)的上端设置有一个座椅头垫(4)，且座椅头垫(4)与座椅靠背(3)为一体结构，所述座椅靠背(3)的左右两侧均活动连接有一个座椅扶手(5)，所述座椅悬架(2)由座椅上底板(6)、座椅下底板(7)、支撑机构(8)、磁流变阻尼器(9)、控制器和恒流电源等构成，所述座椅上底板(6)和座椅下底板(7)呈上下分布，且座椅上底板(6)固定连接在座椅靠背(3)的下端，所述支撑机构(8)设置有两个，且呈左右对称分布，两个所述支撑机构(8)和磁流变阻尼器(9)共同活动连接在座椅上底板(6)和座椅下底板(7)之间，所述磁流变阻尼器(9)位于两个支撑机构(8)之间且倾斜安装。
2.根据权利要求1所述的一种根据频率选择的振动控制智能座椅，其特征在于：所述座椅上底板(6)和座椅下底板(7)的结构相同，所述座椅上底板(6)的下端前部固定焊接有两个上固定座(61)和一个上连接座(62)，且上连接座(62)位于两个上固定座(61)之间，所述座椅下底板(7)的上端前部固定焊接有两个下固定座(71)和一个下连接座(72)，且下连接座(72)位于两个下固定座(71)之间，所述座椅下底板(7)和座椅上底板(6)的对立端后部均开有两个滑轨(73)，且同一水平面上的两个滑轨(73)呈左右对称分布。
3.根据权利要求1所述的一种根据频率选择的振动控制智能座椅，其特征在于：所述支撑机构(8)包括一号剪力臂(81)和二号剪力臂(82)，所述一号剪力臂(81)和二号剪力臂(82)的结构相同，所述一号剪力臂(81)和二号剪力臂(82)呈交叉分布且中部共同通过铰链活动连接，所述一号剪力臂(81)的上部活动连接有一个一号滚轮(84)，所述二号剪力臂(82)的下部活动连接有一个二号滚轮(83)，且二号滚轮(83)和一号滚轮(84)的结构相同，所述一号剪力臂(81)和二号剪力臂(82)之间上部共同安装有一个弹簧(85)。
4.根据权利要求3所述的一种根据频率选择的振动控制智能座椅，其特征在于：所述一号剪力臂(81)的下部通过铰链与下固定座(71)活动连接，所述一号滚轮(84)滑动连接在座椅上底板(6)下端对应的滑轨(73)内，所述二号剪力臂(82)的上部通过铰链与上固定座(61)活动连接，所述二号滚轮(83)滑动连接在座椅下底板(7)上端对应的滑轨(73)内。
5.根据权利要求1所述的一种根据频率选择的振动控制智能座椅，其特征在于：所述磁流变阻尼器(9)包括壳体(91)，所述壳体(91)内固定连接有一个活塞(92)，所述活塞(92)的输出端固定连接有一个活塞杆(93)，所述活塞杆(93)的上部缠绕有电磁线圈(94)，所述壳体(91)内填充有磁流变液(95)，所述壳体(91)的下部通过铰链与下连接座(72)活动连接，所述活塞杆(93)的上部通过铰链与上连接座(62)活动连接。
6.根据权利要求5所述的一种根据频率选择的振动控制智能座椅，其特征在于：所述活塞杆(93)的上部与座椅主体(1)间缝隙距离为2mm。
7.根据权利要求1所述的一种根据频率选择的振动控制智能座椅，其特征在于：所述控制器包括天棚控制模块和模糊自适应滑模控制模块。
8.根据权利要求1-7所述的一种根据频率选择的振动控制智能座椅的控制策略，其特征在于：所述控制策略为结合天棚控制策略、模糊自适应滑模控制策略策略优点的混合控制策略，具体包括以下步骤：
步骤一：座椅悬架控制器获取***状态，包括座椅悬架***上下底板的位移、速度，并通过判定程序判断当前路面激励的频率范围。若频率在2-8Hz范围内，选择模糊滑模控制模块，若频率在2-8Hz范围以外，则采用天棚控制模块；
一般地，以每20ms刷新一次控制策略为例，信号采样频率为fs，采样时间为T，采取座椅上下地板的相对位移或加速度信号，采样点的数量N＝fs*T，对加速度信号进行FFT计算，寻找频率域加速度幅值最大值对应频率fobjective，确定振动信号的主要频率成分，进而选择合适的控制策略。
Figure FDA0003283236200000031
fobjective＝MAX(x(ω))
步骤二：当车辆所处路面激励频率在2-8Hz范围以外，启用天棚控制模块。***的输入为上底板的速度xsr、下底板速度xr。座椅悬架控制器根据公式
Figure FDA0003283236200000032
确定减振器的输出阻尼力；
步骤三：当车辆所处路面激励频率在2-8Hz范围以内，启用天棚控制模型作为参考模型，采用滑模控制器对座椅悬架***进行控制；
其中，根据公式
Figure FDA0003283236200000033
定义控制器的误差e,包括参考模型和被控***的座椅上表面位移的积分、位移及速度；
根据公式u＝Fd定义***控制输入u，控制***的输入即为磁流变减振器的输出阻尼力Fd。
步骤四：座椅悬架控制器根据公式
Figure FDA0003283236200000034
确定滑模控制的状态空间方程
Figure FDA0003283236200000035
其中，
Figure FDA0003283236200000036
步骤五：座椅悬架控制器根据公式s＝Ce定义滑模控制的滑模面s，根据公式
Figure FDA0003283236200000041
确定滑模控制的等效阻尼力ueq，ueq＝(msc1-ks)e2+msc2e3+Fdr；
步骤六：***滑动模态的运动方程为
Figure FDA0003283236200000042
座椅悬架控制器通过求解滑动模态的运动方程的特征多项式，利用极点配置法，令多项式的特征根等于给定的极点来求c1,c2的值；
步骤七：座椅悬架控制器根据公式
Figure FDA0003283236200000043
ε＞0，k＞0使***快速达到滑模状态，选取公式
Figure FDA0003283236200000044
ε＞0，k＞0所示的指数趋近律来达到滑模控制。为削弱“抖振”，采用饱和函数代替开关函数；
步骤八：座椅悬架控制器采用模糊自适应控制方法对增益系数ε进行调节。设计二输入单输出模糊控制器，输入为s及其变化率
Figure FDA0003283236200000045
输出为f×s,f为常数，输入输出的变化范围均设置为[-3,3]；
步骤九：座椅悬架控制器根据公式ε＝|f×s|确定滑模控制的增益系数ε；
步骤十：座椅悬架控制器对滑移面s及其导数
Figure FDA0003283236200000046
进行模糊化处理，具体过程为：使符号S和SC分别代表s的模糊化变量及
Figure FDA0003283236200000047
的模糊化变量，定义S和SC的模糊状态集合为负大(NL)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)；
步骤十一：座椅悬架控制器对模糊自适应控制***的输出f×s进行模糊化处理，具体过程为：使符号E代表输出的模糊化变量，定义E的模糊状态集合为负大(NL)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)；
步骤十二：座椅悬架控制器设定模糊滑模***的模糊论域，其中S、SC、E均设置为{S}＝{SC}＝{E}＝{-3，-2，-1,0,1,2,3}；
步骤十三：座椅悬架控制器选用三角隶属函数作为模糊变量S、SC和E的隶属度函数；
步骤十四：座椅悬架控制器建立49条模糊控制规则使滑模***的抖动尽量减弱。建立的所有模糊控制规则均是按照滑模控制到达的充要条件s
Figure FDA0003283236200000051
设计的。建立如附表1所示的模糊控制规则。当模糊状态S为负大、SC为负大时，模糊***的输出为负大；当模糊状态S为负大、SC为负中时，模糊***的输出为负大；当模糊状态S为负大、SC为负小时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为零时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为正小时，模糊***的输出为负小；当模糊状态S为负大、SC为正中时，模糊***的输出为负中；当模糊状态S为负大、SC为正大时，模糊***的输出为零；其他模糊控制规则如图7所示。
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