磁流變減振系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、磁流變液體是近年來發(fā)展迅速的一種智能材料，在強磁場作用下能在瞬間（毫秒級）從自由流動的液體轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w，呈現(xiàn)可控的屈服強度，而且這種變化是可逆的。由磁流變阻尼器構(gòu)成的磁流變減振系統(tǒng)具有阻尼力大、調(diào)節(jié)范圍寬、溫度適應(yīng)性強、響應(yīng)速度快、能耗低等特點，是理想的半主動減振系統(tǒng)。但由于磁流變阻尼器具有強的非線性阻尼特性，建立合適的動力學(xué)模型，使其既能適合于實時控制的需要，又能用于磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是磁流變減振系統(tǒng)需要解決的一個關(guān)鍵技術(shù)；建立

2、實際有效的控制策略是磁流變減振系統(tǒng)的另一關(guān)鍵技術(shù)。 本文旨在對磁流變減振系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行較為詳細(xì)的分析和研究。從磁流變液流變學(xué)特性和本構(gòu)關(guān)系出發(fā)，通過磁流變阻尼器動力學(xué)分析、實驗及數(shù)據(jù)分析，建立磁流變阻尼器數(shù)學(xué)模型；從現(xiàn)代控制理論出發(fā)，建立適宜實際應(yīng)用的 控制策略；通過自行設(shè)計的1／4車身實驗臺架和基于dSPACE的磁流變減振實驗測控系統(tǒng)，實驗驗證控制策略的有效性，為磁流變減振系統(tǒng)的實際應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)和應(yīng)用方法。

3、 本文的研究內(nèi)容及結(jié)論主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1、分析了磁流變液特性，根據(jù)磁流變液的Bingham塑性流體特性，分別用軸對稱模型和平行平板流動模型，運用Navier-Stokes方程和磁流變液體的本構(gòu)關(guān)系式，建立了磁流變阻尼器的阻尼力計算表達式。 2、根據(jù)電磁場理論用電磁場有限元分析方法對磁流變阻尼器磁場結(jié)構(gòu)進行分析，仿真分析得到了磁流變阻尼器的磁感應(yīng)強度分布圖，根據(jù)分布圖得到了阻尼間隙的平均磁感應(yīng)強度，為校核

4、磁流變阻尼器磁路設(shè)計提供了依據(jù)。提出了磁流變阻尼器的阻尼頭結(jié)構(gòu)和磁路設(shè)計方法，其結(jié)果為磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了較為有用的理論依據(jù)。 3、分析比較了磁流變阻尼器的數(shù)學(xué)模型，通過對自行設(shè)計的汽車用雙筒磁流變阻尼器動力學(xué)實驗和實驗數(shù)據(jù)分析，建立了雙筒磁流變阻尼器的數(shù)學(xué)模型，公式中各項與理論相對應(yīng)，具有清晰的物理意義，各參數(shù)的物理量可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定，其表達形式易于實際控制器設(shè)計和磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過對不同電流、不同加速度

5、下磁流變阻尼器的動力學(xué)實驗，驗證了磁滯現(xiàn)象與加速度有關(guān)。 4、研究了磁流變減振系統(tǒng)的反饋控制及時滯對反饋控制的影響，提出了基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的控制策略、基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的模糊控制策略和基于加速度速度反饋的控制策略。仿真結(jié)果表明所提出的控制策略比傳統(tǒng)的Skyhook控制更有效，并且對比了幾種控制策略的優(yōu)越性。 5、對1／4車身磁流變半主動懸架控制實驗系統(tǒng)進行了設(shè)計，設(shè)計了基于脈寬調(diào)制控制的磁流變阻

6、尼器驅(qū)動電路，構(gòu)造了基于dSPACE系統(tǒng)的磁流變半主動懸架實驗控制系統(tǒng)，在自行設(shè)計的1／4車身磁流變半主動懸架實驗臺上對所提出的二自由度懸架系統(tǒng)的半主動控制策略進行實驗，通過實驗數(shù)據(jù)分析驗證了所提出的控制策略的有效性和優(yōu)越性。 6、對汽車整車模型進行分析，建立了整車模型的動力學(xué)方程，提出了基于控制車身俯仰角和側(cè)傾角的整車模型控制策略。其基本思想是：在車身各個獨立懸架采用各自獨立的控制策略，同時對車身俯仰角和側(cè)傾角進行聯(lián)合控制。通