基于ANFIS的汽车座椅舒适度评价系统建模
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然而应用 人工神经 网络技 术研究舒 适性 时 ，面 临舒适 性规则难 以表述 、预测精度低等问题 ，模糊神经 网络技术在 很多领域的成功 应用激 发 了作 者对座 椅舒 适性 研究 的 思 考。本文在前 人研 究的基础 上 ，改善 ｒ实验流程 ，增加 了对 实验细节的把 控 ，并对主观评分进行统一处理 ，采用 ＡＮＦ’１Ｓ 技术搭建 了座椅舒适性评 价系统 ，实现 了座椅 的舒 适性 分 级 预 测 。
中图 分 类 号 ：ＴＰ３８９．１
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ：１０００－９７８７（２ｏ１６）０８－ ００５６－ ０４
Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｃａｒ ｓｅａｔ ｃｏｍ ｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＦＩＳ
ＬＩＵ Ｗ ｅｉ ｉ。 ＤＡＮＧ Ｘｕｅ—ｍａｎｇ ，
１ ＡＮＦＩＳ
ＡＮＦＩＳ是模 糊逻辑 和神 经 网络两种 理论 结合 的产物 ，
收 稿 日期 ：２０１６－０６－０８ 基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 资助 项 日（１１３７２１４８）
刘 威 ，刘 军 ，轩 闪闪 ，方 锐 ，党雪芒
（１．宁 波大 学 机 械 工程 与力 学 学 院 ，浙 江 宁 波 ３１５２１１； ２．中国汽车技术研究中心 ，天津 ３００３００）
摘 要 ：由于汽车座椅舒适性评价 的主观性和复杂性 ，国内外学 者多采用主客观 评价相结 合的方式 构建
络技术实现 了对座 椅舒 适度水平 的预测 ；Ｌｅｖｒａｔ Ｅ利用 模 糊 集 技 术 建 立 专 家 系 统 对 座 椅 的 舒 适 性 完 成 了 主 观 评 价 ；Ｗａｎｇ Ｒ 、冯小虎 和段群杰 等人 。 采用 自适应 神 经 网 络模 糊 推 理 系统 （ａｄａｐｔｉｖｅ ｎｅｔｗｏｒｋ—ｂａｓｅｄ ｆｕｚｚｙ ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ，ＡＮＦＩＳ）改 善 了各 自领 域 的研 究 结 果 。
评价系统 。通过改善主观评 价的实验 流程 、精选表征座椅 的特征参数 、调整实际打 分等前处理 手段 ，采用
自适应神经网络模糊推理系统 （ＡＮＦＩＳ）技术成功建立了关野型 （Ｓｕｇｅｎｏ）评 价系统 ，实现 了座椅 的舒 适性
评级 。研究方法可推广到长时舒适性和动态舒适性 的研 究上 。
关键词 ：汽车座椅 ；舒适性评价 ；特征参数 ；自适应神经网络模 糊推理系统
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｃａｒ ｓｅａｔ ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｓｃｈｏｌａｒｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ａ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｂｙ ｓｏｍｅ ｐｒｅ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｆ ｌｏｗ ｏｆ ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ ｔｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａｔ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｃｏｒｅｓ，ａｎｄ ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｕｚｚｙ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａ Ｓｕｇｅｎｏ ｔｙｐｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ
５６
传感器与微 系统 （Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｙｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１６年 第 ３５卷 第 ８期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－－９７８７（２０１６）０８－００５６－０４
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基 于 ＡＮＦＩＳ的汽 车座 椅舒 适 度 评 价 系统 建 模
（１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｎｉｎｇｂｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５２１１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３００。Ｃｈｉｎａ）
ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｃｔ，ｉｃｙｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｔｉｎｇｓ ｏｆ ｓｅａｔ ｃｏｍｆｏｒｔ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｌｏｎｇ ｃｏｍｆｏｒｔ ａｎｔｉ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｆｏｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃａｒ ｓｅａｔ； ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ａｄａｐｔｉｖｅ ｎｅｔｗｏｒｋ—ｂａｓｅｄ ｆｕｚｚｙ ｉｎｔｅｒｅｎｅｅ
ｓｙｓｔｅｍ（ＡＮＦＩＳ）
０ 引 言 汽车座椅 与驾驶人的接触面积大 、接触时间长 ，由座椅
不适 引起 的身体疾 病和疲劳很容易酿成交通事 故 ，因此 ，汽 车座椅的舒适性是消 费者购车 时参 照 的重要指标 ，受到 了 厂商的特别关注 。
座 椅 舒 适 性 的评 价 具 有 很 强 的 主 观 性 ，而 主观 评 价 又 具有个体差异性 、地域性等特点 ，只单独凭 借主观评 价研 究 舒 适 性 难 以得 到 期 望 结 果 ，现 阶段 学 者 们 主 要 采 用 主 、客 观 评价相结合 的方式构建 评价模 型 ，客 观参数 的选 择上多 采 用 人一椅接触面 的压 力分布数 据 。ｌｎａｇａｋｉ Ｈ 和 Ｍｉｌｌｖｏｊｅｖｉｃｈ Ａ等 人在实验 中发现 了座椅舒适性与人体压力分布 之间是 存在联 系的；徐 明提出了表征 体压分布 的 ８项指标 ；Ｋｏｌｉ— ｃｈ Ｍ引进人工神经网络技术研究汽 车座 椅静态舒适性 ，并 建 了舒适性评 价模 型 ；国内学者 也通 过应用 神经 网
中图 分 类 号 ：ＴＰ３８９．１
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ：１０００－９７８７（２ｏ１６）０８－ ００５６－ ０４
Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｃａｒ ｓｅａｔ ｃｏｍ ｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＦＩＳ
ＬＩＵ Ｗ ｅｉ ｉ。 ＤＡＮＧ Ｘｕｅ—ｍａｎｇ ，
１ ＡＮＦＩＳ
ＡＮＦＩＳ是模 糊逻辑 和神 经 网络两种 理论 结合 的产物 ，
收 稿 日期 ：２０１６－０６－０８ 基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 资助 项 日（１１３７２１４８）
刘 威 ，刘 军 ，轩 闪闪 ，方 锐 ，党雪芒
（１．宁 波大 学 机 械 工程 与力 学 学 院 ，浙 江 宁 波 ３１５２１１； ２．中国汽车技术研究中心 ，天津 ３００３００）
摘 要 ：由于汽车座椅舒适性评价 的主观性和复杂性 ，国内外学 者多采用主客观 评价相结 合的方式 构建
络技术实现 了对座 椅舒 适度水平 的预测 ；Ｌｅｖｒａｔ Ｅ利用 模 糊 集 技 术 建 立 专 家 系 统 对 座 椅 的 舒 适 性 完 成 了 主 观 评 价 ；Ｗａｎｇ Ｒ 、冯小虎 和段群杰 等人 。 采用 自适应 神 经 网 络模 糊 推 理 系统 （ａｄａｐｔｉｖｅ ｎｅｔｗｏｒｋ—ｂａｓｅｄ ｆｕｚｚｙ ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ，ＡＮＦＩＳ）改 善 了各 自领 域 的研 究 结 果 。
评价系统 。通过改善主观评 价的实验 流程 、精选表征座椅 的特征参数 、调整实际打 分等前处理 手段 ，采用
自适应神经网络模糊推理系统 （ＡＮＦＩＳ）技术成功建立了关野型 （Ｓｕｇｅｎｏ）评 价系统 ，实现 了座椅 的舒 适性
评级 。研究方法可推广到长时舒适性和动态舒适性 的研 究上 。
关键词 ：汽车座椅 ；舒适性评价 ；特征参数 ；自适应神经网络模 糊推理系统
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｃａｒ ｓｅａｔ ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｓｃｈｏｌａｒｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ａ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｂｙ ｓｏｍｅ ｐｒｅ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｆ ｌｏｗ ｏｆ ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ ｔｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａｔ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｃｏｒｅｓ，ａｎｄ ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｕｚｚｙ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａ Ｓｕｇｅｎｏ ｔｙｐｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ
５６
传感器与微 系统 （Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｙｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１６年 第 ３５卷 第 ８期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－－９７８７（２０１６）０８－００５６－０４
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基 于 ＡＮＦＩＳ的汽 车座 椅舒 适 度 评 价 系统 建 模
（１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｎｉｎｇｂｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５２１１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３００。Ｃｈｉｎａ）
ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｃｔ，ｉｃｙｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｔｉｎｇｓ ｏｆ ｓｅａｔ ｃｏｍｆｏｒｔ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｌｏｎｇ ｃｏｍｆｏｒｔ ａｎｔｉ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｆｏｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃａｒ ｓｅａｔ； ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ａｄａｐｔｉｖｅ ｎｅｔｗｏｒｋ—ｂａｓｅｄ ｆｕｚｚｙ ｉｎｔｅｒｅｎｅｅ
ｓｙｓｔｅｍ（ＡＮＦＩＳ）
０ 引 言 汽车座椅 与驾驶人的接触面积大 、接触时间长 ，由座椅
不适 引起 的身体疾 病和疲劳很容易酿成交通事 故 ，因此 ，汽 车座椅的舒适性是消 费者购车 时参 照 的重要指标 ，受到 了 厂商的特别关注 。
座 椅 舒 适 性 的评 价 具 有 很 强 的 主 观 性 ，而 主观 评 价 又 具有个体差异性 、地域性等特点 ，只单独凭 借主观评 价研 究 舒 适 性 难 以得 到 期 望 结 果 ，现 阶段 学 者 们 主 要 采 用 主 、客 观 评价相结合 的方式构建 评价模 型 ，客 观参数 的选 择上多 采 用 人一椅接触面 的压 力分布数 据 。ｌｎａｇａｋｉ Ｈ 和 Ｍｉｌｌｖｏｊｅｖｉｃｈ Ａ等 人在实验 中发现 了座椅舒适性与人体压力分布 之间是 存在联 系的；徐 明提出了表征 体压分布 的 ８项指标 ；Ｋｏｌｉ— ｃｈ Ｍ引进人工神经网络技术研究汽 车座 椅静态舒适性 ，并 建 了舒适性评 价模 型 ；国内学者 也通 过应用 神经 网