磁流变阻尼器的减振特性及控制技术研究

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磁流变阻尼器是一款通过外加控制电场改变内部磁流变液的流变特性,从而控制阻尼力输出的一款智能减振阻尼器。该阻尼器具有较高的稳定性和可控性,且在复杂环境下的减振控制效果明显,因此近年来已成为国内外众多专家学者研究的热点课题之一。本文讲述磁流变阻尼器减振控制及其控制技术的背景及意义,并详细说明了磁流变阻尼减振系统及控制方法的研究现状与发展趋势。  研究磁流变阻尼系统的减振控制,掌握磁流变阻尼器及磁流变液的常规物理特性与工作原理。主要对洛德的几款磁流变阻尼器及磁流变液进行分析,并对其在实际工程的减振经验进行归纳总结。熟悉磁流变阻尼器的一般阻尼力数学模型,并设计与其相匹配的减振控制系统,对分析实验数据和掌握减振特性具有重要意义。  实验方法分析磁流变阻尼系统的减振控制效果并掌握其等效模型。设计并制造实验模型的结构部件,整合后安装到实验设备并调试。依据实验的要求制定实验工况并完善实验步骤,在不同频率和振幅的正弦激励下测试系统的振动特性。分析了在同振幅不同频率的激励工况和不同振幅同频率(激励频率接近系统固有频率)激励工况下的减振控制效果。研究结果表明系统在低频区20Hz内,随着激励振幅和频率的增加减振效果越好,且激励频率的增加对减振效果的影响更明显。当激励频率与系统固有频率接近时,也具有良好的减振效果。  基于振动实验得出的减振效果,对各工况振动加速度、位移和控制电流的数据子集分别建立对应关系。自动识别减振中的已知工况,实现磁流变阻尼器减振的自动化控制。借鉴前人经验完善模糊半主动控制的设计工作,主要是对具体实验工况具体设计了模糊控制模拟器电路及程序。测试结果表明模拟器电路能够实现磁流变阻尼器减振的自动化控制。由于国外对磁流变液的技术保密,且其主要是受控制电流的影响。因此设计了基于PWM波和RCL无源网络的超调振荡信号,探讨其对磁流变阻尼器减振控制的影响。结果表明理论设计的波形和模拟电路仿真的振荡波形相吻合,可进一步设计RCL无源网络电路产生相应的超调振荡信号,用于实验探讨其对磁流变阻尼器减振控制效果的影响。
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