CN112124162A - 一种驾驶室主动减振方法、系统及工程车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驾驶室主动减振方法、系统及工程车辆，方法包括：获取坐垫、靠背振动加速度信息及对应振动加速度设定范围；振动加速度信息包括频率峰值、通频振动、阶次跟踪；判断当前坐垫、靠背振动加速度是否位于设定范围内；响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，发送指令控制比例阀开启，对坐垫、靠背气囊结构进行充气、放气，直至调节至坐垫、靠背振动加速度位于设定范围内。充气过程中，获取坐垫、靠背气囊的压力信息；响应于坐垫、靠背气囊的压力超过对应上限值，发送指令控制比例阀关闭，停止充气。充、放气过程中，获取坐垫、靠背气囊的流量信息；响应于坐垫、靠背气囊的流量超过对应限值，发送指令控制降低比例阀的开度。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种驾驶室主动减振方法、系统及工程车辆。
背景技术
目前工程车辆，包括挖掘机、压路机、滑移装载机、平地机等，广泛用于建筑、道路、矿山、港口等施工现场，工作场地的路面状况及工作环境比较恶劣，在工作过程中，往往伴随有巨大的瞬时冲击，产生低频振动和晃动，随着工程机械驾驶员群体不断扩大，他们对工作环境的要求也日益提高，这就对驾驶室的振动舒适性提出了较高的要求。
由于施工作业的多样性和不确定性，驾驶室的舒适性也随之变化，驾驶员在长时间的操作过程中，超过界限的振动就会对驾驶员的生理和心理产生极其不良的影响，从而降低工作效率。座椅是驾驶员进入驾驶室后接触时间最长的部位，它直接关系到驾驶员的乘坐舒适性，如何控制驾驶室座椅的振动输出，使驾驶室时刻保持舒适性，实现振动舒适性的智能控制，是目前一个难点问题。
目前，工程车辆普遍采用机械式减振座椅，在施工过程中，驾驶员通过手动调节座椅位置；重型卡车中有使用气囊减振座椅，在施工过程中，充入气体后，驾驶员可以根据自身的需要，把座椅调节到舒适的气压位置，进行半主动控制，一定程度上提高了振动舒适性，也存在主动控制座椅，当振动幅值超过阀值，调节振动部件，减小人体振动疲劳。
现有技术存在以下缺陷：现有机械式减振系统，仅能提供基本减振，高度需要手动调节，费时费力，现有气囊减振座椅，局限于高度调节，没有座椅软硬可调节功能，无法根据振动实时情况调节座椅软硬程度，进行主动控制，以便适应不同道路状况下使用，不能避免持续感受到路面引起的的振颤、颠簸和摇晃而带来的全身振动，难以为长时间施工作业的驾驶员提供更加舒适的工作环境。
尽管现有技术中存在主动控制减振系统，但只是通过振动部件缓解驾驶员疲劳，没有从根本上解决工程车辆振动不舒适的问题。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种驾驶室主动减振方法、系统及工程车辆，座椅刚度能根据振动情况自动调节，可有效提高隔振率，适用于工程车辆的驾驶室减振，提高驾驶室抗冲击性和平顺性，增强驾驶室员的操作舒适性。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种驾驶室主动减振方法，包括：
获取坐垫、靠背振动加速度信息，以及对应振动加速度设定范围；所述振动加速度信息包括频率峰值、通频振动、阶次跟踪；
判断当前坐垫、靠背振动加速度是否位于设定范围内；
响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，发送指令控制比例阀开启，对坐垫、靠背气囊结构进行充气、放气，直至调节至坐垫、靠背振动加速度位于设定范围内。
在一些实施例中，所述的驾驶室主动减振方法，还包括：
充气过程中，获取坐垫、靠背气囊的压力信息；
响应于坐垫、靠背气囊的压力超过对应上限值，发送指令控制比例阀关闭，停止充气。
在一些实施例中，还包括：充、放气过程中，获取坐垫、靠背气囊的流量信息；
响应于坐垫、靠背气囊的流量超过对应限值，发送指令控制降低比例阀的开度。
在一些实施例中，所述的驾驶室主动减振方法，响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，分别判断频率峰值、通频振动、阶次跟踪是否超过对应限值，响应于频率峰值、通频振动、阶次跟踪超过对应限值，发送指令控制报警。
进一步的，响应于频率峰值、通频振动、阶次跟踪超过对应限值，发送指令控制报警，包括：
当频率峰值超过限值，蜂鸣器报警且呈红色；
当通频振动超过限值，蜂鸣器报警且呈黄色；
当阶次跟踪超过限值，蜂鸣器报警且呈蓝色。
根据本发明的另一方面，提供一种驾驶室主动减振装置，包括：
信息获取模块，用于：获取坐垫、靠背振动加速度信息，以及对应振动加速度设定范围；所述振动加速度信息包括频率峰值、通频振动、阶次跟踪；
判定模块，用于：判断当前坐垫、靠背振动加速度是否位于设定范围内；
启动控制模块，用于：响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，发送指令控制比例阀开启，对坐垫、靠背气囊结构进行充气、放气，直至调节至坐垫、靠背振动加速度位于设定范围内；
压力监测模块，充气过程中，获取坐垫、靠背气囊的压力信息；响应于坐垫、靠背气囊的压力超过对应上限值，发送指令控制比例阀关闭，停止充气。
根据本发明的第二方面，提供一种驾驶室主动减振系统，包括所述的驾驶室主动减振装置，所述的驾驶室主动减振装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行所述的驾驶室主动减振方法。
在一些实施例中，所述的驾驶室主动减振系统，所述座椅包括座椅底座、坐垫和靠背，所述座椅底座用于与驾驶室地板相连接，所述坐垫、靠背安装在座椅底座上，且均为气囊式结构；
还包括坐垫振动加速度传感器、靠背振动加速度传感器4；
所述坐垫振动加速度传感器布置在坐垫内表面上，用于监测坐垫的振动加速度值；
所述靠背振动加速度传感器布置在靠背内表面上，用于监测靠背的振动加速度值；
所述的坐垫振动加速度传感器、靠背振动加速度传感器分别与驾驶室主动减振装置连接。
在一些实施例中，所述的驾驶室主动减振系统，还包括报警单元，用于接收报警指令，进行报警。
第三方面，本发明还提供一种工程车辆，包括上述的驾驶室主动减振系统。
有益效果：本发明提供的驾驶室主动减振方法、系统及工程车辆，座椅刚度能根据振动情况自动调节气囊参数具有如下优点：
1. 实现了座椅软硬程度的调节，进行主动控制，以便适应不同道路振动状况下使用。
2.座椅振动可以达到精确控制，实现了主动控制，提高驾驶室振动舒适性。
附图说明
图1为实施例驾驶室主动减振系统中座椅的结构剖面图；
图2为实施例驾驶室主动减振系统的框图；
图3为根据本发明一实施例的驾驶室主动减振方法流程图；
图4为根据本发明一实施例的驾驶室主动减振方法报警判别逻辑图；
图中：座椅底座1、坐垫2、坐垫振动加速度传感器3、靠背振动加速度传感器4、靠背5、人体6。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种驾驶室主动减振方法，基于振动加速度信息控制主动减振座椅的坐垫、靠背气囊参数，包括：
获取坐垫、靠背振动加速度信息，以及对应振动加速度设定范围；所述振动加速度信息包括频率峰值、通频振动、阶次跟踪；
判断当前坐垫、靠背振动加速度是否位于设定范围内；
响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，发送指令控制比例阀开启，对坐垫、靠背气囊结构进行充气、放气，直至调节至坐垫、靠背振动加速度位于设定范围内。
所述的驾驶室主动减振方法，还包括：充气过程中，获取坐垫、靠背气囊的压力信息；响应于坐垫、靠背气囊的压力超过对应上限值，发送指令控制比例阀关闭，停止充气。
在一些实施例中，所述的驾驶室主动减振方法，还包括：充、放气过程中，获取坐垫、靠背气囊的流量信息；响应于坐垫、靠背气囊的流量超过对应限值，发送指令控制降低比例阀的开度。
在一些实施例中，如图4所示，当振动加速度通过调节不能达到设定范围时，响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，分别判断频率峰值、通频振动、阶次跟踪是否超过对应限值，响应于超过对应限值，发送指令控制报警；
具体的，有三种报警方式：当频率峰值超过限值，蜂鸣器呈红色；当通频振动超过限值，蜂鸣器呈黄色；当阶次跟踪超过限值，蜂鸣器呈蓝色。
实施例2
一种驾驶室主动减振装置，包括：
信息获取模块，用于：获取坐垫、靠背振动加速度信息，以及对应振动加速度设定范围；所述振动加速度信息包括频率峰值、通频振动、阶次跟踪；
判定模块，用于：判断当前坐垫、靠背振动加速度是否位于设定范围内；
启动控制模块，用于：响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，发送指令控制比例阀开启，对坐垫、靠背气囊结构进行充气、放气，直至调节至坐垫、靠背振动加速度位于设定范围内；
压力监测模块，充气过程中，获取坐垫、靠背气囊的压力信息；响应于坐垫、靠背气囊的压力超过对应上限值，发送指令控制比例阀关闭，停止充气。
实施例3
一种驾驶室主动减振系统，包括座椅和上述的驾驶室主动减振装置，所述的驾驶室主动减振装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行上述的驾驶室主动减振方法。
在一些实施例中，所述座椅包括座椅底座1、坐垫2和靠背5，所述座椅底座1用于与驾驶室地板相连接，所述坐垫2、靠背5安装在座椅底座1上，且均为气囊式结构；
还包括坐垫振动加速度传感器3、靠背振动加速度传感器4；
所述坐垫振动加速度传感器3布置在坐垫内表面上，用于监测坐垫的振动加速度值；
所述靠背振动加速度传感器4布置在靠背内表面上，用于监测靠背的振动加速度值；
所述的坐垫振动加速度传感器3、靠背振动加速度传感器4分别与驾驶室主动减振装置连接。
在一些实施例中，如图2所示，执行系统还包括分气块、储气罐、气源，主动减振座椅控制部分是由控制器、比例阀组成，控制器内含有气囊参数控制程序，座椅刚度与气囊参数（充气压力、收缩量等）有相互对应关系，通过控制气囊参数达到控制座椅刚度的目的，振动加速度传感器数据通过串口接入控制器，控制器分析振动数据，比例阀中有继电器，执行充放气开关，比例阀中有压力传感器，负载单元主要是指座椅，气囊为该动态系统的执行元件，也是系统的被控对象。比例阀接收控制器的控制信号，根据控制器控制指令。
主动减振控制逻辑图如图3所示，控制器对接受的振动加速度实时信号进行判定，当振动加速度有效值不在阈值范围内时，发送控制指令到比例阀，通过控制比例阀的开启状态，达到控制气囊的充、放气目的，从而实现控制气囊的收缩量和压力等参数，控制器根据振动加速度反馈，再调整充放气参数，实现座椅的主动控制，同时监测气囊的压力与流量，不超过限值，当气囊的压力与流量一旦超过限值，控制器则发出控制信号，比例阀处于关闭状态，当振动加速度有效值在阈值范围内时，则比例阀处于关闭状态，气囊的压力与流量维持不变，从而达到座椅保护的目的。
与气囊参数相关的控制因素主要有两个：一个是压力，另一个是流量，前者可以直接由压力传感器进行检测，后者主要是通过控制器脉冲信号的占空比调节比例阀的开度来实现。
所述的驾驶室主动减振系统，还包括报警单元（蜂鸣器），用于接收报警指令，进行报警。如图4所示，当振动加速度通过调节难以达到要求范围时，有三种报警方式，当频率峰值超过限值，蜂鸣器呈红色；当通频振动超过限值，蜂鸣器呈黄色；当阶次跟踪超过限值，蜂鸣器呈蓝色。
另一方面，还提供一种工程车辆，包括上述的驾驶室主动减振系统。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种驾驶室主动减振方法，其特征在于，包括：
获取坐垫、靠背振动加速度信息，以及对应振动加速度设定范围；所述振动加速度信息包括频率峰值、通频振动、阶次跟踪；
判断当前坐垫、靠背振动加速度是否位于设定范围内；
响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，发送指令控制比例阀开启，对坐垫、靠背气囊结构进行充气、放气，直至调节至坐垫、靠背振动加速度位于设定范围内。
2.根据权利要求1所述的驾驶室主动减振方法，其特征在于，还包括：
充气过程中，获取坐垫、靠背气囊的压力信息；
响应于坐垫、靠背气囊的压力超过对应上限值，发送指令控制比例阀关闭，停止充气。
3.根据权利要求1所述的驾驶室主动减振方法，其特征在于，还包括：充、放气过程中，获取坐垫、靠背气囊的流量信息；
响应于坐垫、靠背气囊的流量超过对应限值，发送指令控制降低比例阀的开度。
4.根据权利要求1所述的驾驶室主动减振方法，其特征在于，响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，分别判断频率峰值、通频振动、阶次跟踪是否超过对应限值，响应于频率峰值、通频振动、阶次跟踪超过对应限值，发送指令控制报警。
5.根据权利要求4所述的驾驶室主动减振方法，其特征在于，响应于频率峰值、通频振动、阶次跟踪超过对应限值，发送指令控制报警，包括：
当频率峰值超过限值，蜂鸣器报警且呈红色；
当通频振动超过限值，蜂鸣器报警且呈黄色；
当阶次跟踪超过限值，蜂鸣器报警且呈蓝色。
6.一种驾驶室主动减振装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于：获取坐垫、靠背振动加速度信息，以及对应振动加速度设定范围；所述振动加速度信息包括频率峰值、通频振动、阶次跟踪；
判定模块，用于：判断当前坐垫、靠背振动加速度是否位于设定范围内；
启动控制模块，用于：响应于坐垫、靠背振动加速度不在设定范围内，发送指令控制比例阀开启，对坐垫、靠背气囊结构进行充气、放气，直至调节至坐垫、靠背振动加速度位于设定范围内；
压力监测模块，充气过程中，获取坐垫、靠背气囊的压力信息；响应于坐垫、靠背气囊的压力超过对应上限值，发送指令控制比例阀关闭，停止充气。
7.一种驾驶室主动减振系统，其特征在于，包括座椅和权利要求6所述的驾驶室主动减振装置，所述的驾驶室主动减振装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据权利要求1-5任一项所述的驾驶室主动减振方法。
8.根据权利要求7所述的驾驶室主动减振系统，其特征在于，所述座椅包括座椅底座、坐垫和靠背，所述座椅底座用于与驾驶室地板相连接，所述坐垫、靠背安装在座椅底座上，且均为气囊式结构；
还包括坐垫振动加速度传感器、靠背振动加速度传感器4；
所述坐垫振动加速度传感器布置在坐垫内表面上，用于监测坐垫的振动加速度值；
所述靠背振动加速度传感器布置在靠背内表面上，用于监测靠背的振动加速度值；
所述的坐垫振动加速度传感器、靠背振动加速度传感器分别与驾驶室主动减振装置连接。
9.根据权利要求7所述的驾驶室主动减振系统，其特征在于，还包括报警单元，用于接收报警指令，进行报警。
10.一种工程车辆，其特征在于，包括权利要求7-9任一项所述的驾驶室主动减振系统。
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