基于体压分布的人椅系统舒适性预测

摘要

实际行驶中，车辆的驾驶体验会极大地受到人椅系统乘坐舒适性的影响，体压分布作为反映座椅上人体载荷的客观参量，对于人椅系统舒适性评价具有重要意义。本文基于静态舒适性评价实验和动态体压分布台架实验，应用统计分析方法及支持向量机回归方法，研究静态和动态体压分布的评价指标及其影响因素，分析静态和动态体压分布与主观舒适性、振动舒适度之间的定性关系，并基于体压分布评价指标建立回归模型，对人椅系统静态和动态舒适性进行预测。具体工作如下：
　　进行静态主客观舒适性评价实验和垂直振动体压分布台架实验，在静态实验中，让10位测试者在背部、大腿、肩部、臀部和腰部分别受到局部刺激的情况下，评价静态舒适度。在台架振动体压分布实验中，以加权加速度均方根值客观参数替代主观打分作为振动舒适度，其中为解决传感器布置干扰问题，借助传递特性实验计算加权加速度均方根值。在实验中，让5位测试者分别坐在两个舒适度不同的座椅上，并施与三种不同的垂向白噪声激励，最终同时获得了动态体压分布和振动舒适度等级。
　　基于静态体压分布数据，分析了坐垫和靠背平均压强、最大压强和接触面积等6个体压指标之间的关系；基于动态体压分布数据，分析了坐垫和靠背平均压强、最大压强、接触面积及其变化率均方根值等12个指标之间的关系。统计结果表明坐垫平均压强对臀部刺激极为敏感，坐垫接触面积、靠背平均压强和接触面积与人体BMI呈线性相关趋势，坐垫和靠背的平均压强变化率均方根值、接触面积变化率均方根值随激励水平增大而增大。最大压强和最大压强变化率均方根值是多种因素共同作用的结果。结合实验中舒适度评价结果，分析静态和动态体压分布与舒适度的相关性，结果表明静态体压分布指标与主观舒适度之间存在非线性的相关性，动态体压分布指标中的6个变化率均方根值指标与振动舒适度相关性更高。
　　为定量地确定体压分布指标与人椅系统舒适度之间的关系，使用支持向量机回归方法，以体压分布评价指标为属性参数，以人椅系统舒适度为预测对象建立了预测模型，结果表明，振动舒适度的回归模型预测结果准确。而且与线性回归和神经网络等传统方法相比，支持向量机回归方法的预测精度更高。因此，基于体压分布可以准确预测人椅系统的乘坐舒适度。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 体压分布研究现状

1.3 舒适性评价研究现状

1.4 论文的主要研究内容

2 人椅系统静态和动态舒适性评价实验

2.1 静态主客观舒适性评价实验

2.2 垂直振动体压分布台架实验

2.3 人椅系统振动舒适性评价

2.4 本章小结

3 基于人椅系统体压分布的舒适性分析

3.1 评价指标及意义

3.2 数据预处理

3.3 静态体压分布特性分析

3.4 动态体压分布特性分析

3.4 本章小结

4 基于人椅系统体压分布的舒适性预测

4.1 支持向量机回归分析

4.2 基于体压分布的振动舒适度预测

4.3 振动舒适度预测方法对比

4.4 基于体压分布的静态舒适性预测

4.5 本章总结

5 总 结

5.1 总结

5.2 后续展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读学位期间发表的论文目录

B.作者在攻读学位期间参加的科研项目