基于層次分析法和信息熵的汽車變速桿操縱舒適性主觀評價

阿地蘭木·斯塔洪

(新疆大學(xué)機械工程學(xué)院，烏魯木齊 835000)

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基于層次分析法和信息熵的汽車變速桿操縱舒適性主觀評價

阿地蘭木·斯塔洪

(新疆大學(xué)機械工程學(xué)院，烏魯木齊 835000)

目前，有關(guān)變速桿操縱舒適性主要采用層次分析法、模糊數(shù)學(xué)等單一評價方法，缺乏考慮主觀評價人員自身的影響因素。針對這一問題，從機械感知工程學(xué)的角度出發(fā)，通過層次分析法構(gòu)建變速桿操縱舒適性主觀評價模型。模型中基于信息熵建立了專家自身權(quán)重模型來修正層次分析法得到的主觀權(quán)重，得到的指標(biāo)融合權(quán)重減少了權(quán)重確定的主觀性。通過對各車型指標(biāo)權(quán)重的分析，提出變速桿改進的方向，為汽車的操縱舒適性提供科學(xué)依據(jù)和參考。

層次分析法；信息熵；汽車變速桿；操縱舒適性

近年來，汽車變速桿舒適性方面的文獻逐漸增多。對于汽車變速桿操縱舒適性主觀評價多采用層次分析法、模糊數(shù)學(xué)等單一方法，缺乏考慮主觀評價人員自身的影響因素[1-3]。本文提出了一種基于模糊熵的汽車變速桿操縱舒適性主觀評價方法。通過結(jié)合熵值法和層次分析法，確定指標(biāo)最終的權(quán)重，建立汽車變速桿操縱舒適性評價模型。

1 操縱舒適性主觀評價指標(biāo)參數(shù)

汽車變速桿操縱舒適性受諸多因素的影響[4]。從機械感知工程學(xué)的角度出發(fā)，確定了6種影響汽車變速桿操縱舒適性的因素，構(gòu)建了汽車變速桿操縱舒適性評價指標(biāo)體系。

2 主觀評價指標(biāo)權(quán)重系數(shù)確定方法

本文將層次分析法和熵值法結(jié)合起來對指標(biāo)進行綜合賦權(quán)，先通過層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，再依據(jù)各專家構(gòu)建的兩兩判別矩陣，運用熵值法得出專家權(quán)重熵模型，最后通過組合得出指標(biāo)的最終權(quán)重。

2.1 基于層次分析法的專家主觀權(quán)重

根據(jù)層次分析法將評價模型結(jié)構(gòu)劃分為三個層次:第一層為最高層，即汽車變速桿操縱舒適性。第二層為中間層，對子指標(biāo)層的所有評價指標(biāo)進行歸類，共歸為n類。最后一層為子指標(biāo)層，主要評價變速桿操縱舒適性的具體評價指標(biāo)。本文采用1～9標(biāo)度形式，1代表同樣重要，9則代表非常重要，從而構(gòu)建準(zhǔn)則層判斷矩陣，并判斷矩陣的一致性。

2.2 基于信息熵的專家自身權(quán)重

在狀態(tài)空間x∈En上信息A，對于xl,yk∈x，信息A的條件熵定義為相應(yīng)狀態(tài)的條件概率，如下所示：

Ei=(ei1,ei2,...,ein)

熵值Hi越小，專家的決策水平越高，評分越科學(xué)；反之，熵值越大，專家給出的結(jié)論可信度越低，評價越不科學(xué)。故采用下式表示各目標(biāo)中專家所對應(yīng)的權(quán)重，即第i個專家的權(quán)重為:

2.3 指標(biāo)的融合權(quán)重

W=W′×R(j=1,2,k,m)

3 實例分析

選取普通型轎車中應(yīng)用廣泛的變速器換擋桿為測評對象。本文選取5名該領(lǐng)域的專家擔(dān)任測評者。試驗中，要求測評者依次對5款變速桿進行操縱測評，構(gòu)造各指標(biāo)判斷矩陣，根據(jù)專家構(gòu)建的兩兩判斷矩陣，得出各層次要素對變速桿的影響權(quán)重，并進行了一致性檢驗。根據(jù)評價指標(biāo)的主觀權(quán)重采用熵值法對專家的意見進行評價，得出專家自身的權(quán)重，對專家給出的評價指標(biāo)主觀權(quán)重和專家自身權(quán)重進行融合，得出指標(biāo)的最終權(quán)重。根據(jù)各指標(biāo)最終權(quán)重系數(shù)，結(jié)合專家打分結(jié)果，計算出各類型變速桿二級以上指標(biāo)的得分，如表1所示。

表1 評價指標(biāo)的得分結(jié)果Tab.1 Scores of evaluation indexes

通過權(quán)重值可以看出，手掌的觸覺感受相較于其他因素更為重要。在二級指標(biāo)中，良好的手掌抓握感和表面粗糙感比較重要。其次，姿態(tài)與肌肉也比較重要。再次是手指觸感、功能性、變速桿特性、美觀性。在第三級指標(biāo)中，良好的手掌抓握感最為重要。

4 結(jié)語

本文將層次分析法和熵值法有機結(jié)合起來，應(yīng)用到變速桿操縱舒適性評價中，建立了汽車變速桿操縱舒適性評價系統(tǒng)，減少了權(quán)重確定的主觀性。

[2] Haj-Fraj A, Pfeiffer F. Optimal control of gear shift operations in automatic transmissions[J].Journal of the Franklin Institute, 2001, 338(02): 371-390.

[3] 王化吉，宗長富，管欣，等. 基于模糊層次分析法的汽車操縱穩(wěn)定性主觀評價指標(biāo)權(quán)重確定方法[J].機械工程學(xué)報，2011，47(24): 83-90.

[4] 任金東.汽車人機工程學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社，2010.

Subjective evaluation of manipulation comfort of automobile shift lever basedon analytic hierarchy process and information entropy

ADILANMU-Sitahong

(School of Mechanical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 835000, China)

At present, there are some single evaluation methods such as AHP and fuzzy mathematics on manipulation comfort of vehicle shift lever without considering the influencing factors of subjective evaluation. Aiming at this problem, from the point of view of mechanical sensing engineering, the subjective evaluation model of variable speed control is constructed by analytic hierarchy process. In the model, the expert weight model is established based on the information entropy to modify the subjective weight obtained by the analytic hierarchy process. The obtained index fusion weight reduces the subjectivity of the weight determination. Through the analysis of the weight of each model, the paper puts forward the improvement direction of the shift lever and provides the scientific basis and reference for the manipulation comfort of the vehicle.

Analytic hierarchy process; Information entropy; Vehicle shift lever; Manipulation comfort

2017-02-18

阿地蘭木·斯塔洪(1989-)，女，碩士。

TH122

A

1674-8646(2017)08-0106-02