基于MR阻尼器的控制力矩陀螺振动抑制方法研究

针对控制力矩陀螺引起的微振动问题,研究了基于磁流变阻尼器的控制方法。在磁流变阻尼器结构设计的基础上,建立了磁流变阻尼器的动力学模型,提出磁流变阻尼器的半主动控制算法。根据磁流变阻尼器对磁场的要求设计了磁路结构,在Maxwell中完成磁力线和磁感应强度的有限元分析,对系统的振动抑制效果进行了模型仿真。根据所提出的半主动控制算法及基于控制力矩陀螺平台的系统运动方程,在扰动源的激励下通过simulink进行仿真,并搭建了磁流变阻尼器振动实验平台测试其振动抑制效果。仿真及实验测试结果表明,所设计的磁流变阻尼器有效地实现了对控制力矩陀螺微振动的抑制目的。     

基于模糊控制的磁流变阻尼器结构半主动控制

阐述了模糊控制器的基本原理和设计步骤，形成了适合于磁流变阻尼器结构的模糊半主动控制策略；基于磁流变阻尼器的Bingham模型，采用Matlab模糊工具箱进行模糊半主动拉制设计，建立了磁流变阻尼器模糊半主动控制的3层钢筋混凝土框架的Simulink仿真分析。与其他已有研究结果进行比较，证实了磁流变阻尼器模糊半主动控制方法的有效性。     

集成位移传感功能的磁流变阻尼器自感应性能磁场分析

介绍了一种集成位移传感功能的新型磁流变阻尼器结构及其工作原理.采用ANSYS有限元仿真软件分析了与阻尼器动力性能相关的静态磁场,结果表明对激励线圈施加电流值越大,其磁感应强度也越大.同时对阻尼器的自感应性能进行了谐波磁场仿真分析,仿真结果表明自感应电动势幅值与活塞相对位移成线性比例关系;另外,静态拉伸实验结果也表明自感应电动势幅值与位移保持线性变化,实验测量值与理论值偏差整体在10%以内.仿真和实验结果表明所设计的磁流变阻尼器除了具备常规阻尼力可控功能外,还具有位移自感应性能.     

工程应用中的磁流变阻尼器

磁流变液是一种新型的智能材料.磁流变液的快速流变性能使其广泛应用于制造减振阻尼器、制动器、离合器、抛光装置和液压阀等.从设计的角度出发,阐述了磁流变阻尼器的力学模型及半主动控制策略,并对其在工程中的应用及发展前景进行了总结.     

支承磁悬浮轴承的径向磁流变阻尼器设计

转子振动时其频响函数是其刚度和阻尼的函数,调节合适的刚度和阻尼,可以抑制转子振动.针对磁悬浮轴承对转子振动抑制能力差的缺点,设计了一种径向磁流变阻尼器.用这种阻尼器支承的磁悬浮轴承转子系统,通过控制磁流变阻尼器线圈中的电流来改变整个转子系统的支承刚度和阻尼,抑制转子高速时的振动.采用ANSYS对整个支承系统的电磁场进行仿真,验证及改进所设计的磁流变阻尼器.     

A Novel Shear Mode MR Damper and Its Mechanical Performance

一种新型剪切模式磁流变阻尼器及其机械性能

金京设^1,2,陈照波¹,张洋¹,金仁哲²

（1.哈尔滨工业大学机电工程学院,2.朝鲜, 金策工业综合大学）

创新点说明：

本文的创新之处是提出一种新型的剪切模式磁流变阻尼器,其特点是结构简单、磁流变液的需求量极少,液体注入方便。此外,将螺旋槽式结构应用于所提出的新型剪切阻尼器MR阻尼器,改善了磁流变阻尼器的机械性能。

研究目的：

提出一种可应用于振动控制系统的线性剪切模型磁流变阻尼器,改善磁流变阻尼器的机械性能。

研究方法：

描述了剪切模式磁流变阻尼器的结构设计方法。基于宾汉塑性模型建立其动态模型,并使用ANSYS / Emag软件通过有限元法模拟其阻尼特性。搭建了实验系统来测试所提出的剪切模式磁流变阻尼器的机械性能。实验系统由磁流变阻尼器、液压伺服试验机、LVDT位移传感器、拉压力力传感器、电源、信号调理装置和数据采集系统组成。

结果：

1）新型磁流变阻尼器工作时只需要少量的磁流变液,不需要气室和隔膜,可以避免由补偿体积引起的不必要的阻尼力。

2）将Bingham塑性模型应用于所提出的磁流变阻尼器,推导出了阻尼器的最佳设计参数。通过仿真模拟和实验测试研究了其机械性能,实验结果与模拟结果吻合良好。

3）为改善磁流变阻尼器的机械性能,使用螺旋槽式结构来增加磁流变液和阻尼通道界面之间的摩擦,提高了阻尼器的最大阻尼出力。随着磁通密度的增加,螺旋槽的影响更加显著,最大阻尼力的增长率可达到20％以上。

4）由螺旋槽引起的附加扭矩可以使活塞和磁芯之间发生相对旋转运动,从而增加阻尼器中磁流变液的回流,可以解决磁流变液的沉降和出现气泡的问题。

结论：

所提出的磁流变阻尼器的特征是具有螺旋槽的活塞,只需要少量的磁流变液,没有气室或隔膜,因而不会产生由气体压缩引起的不必要的阻尼力。基于对磁流变阻尼器进行流变特性的机械性能评估,开发了带有特定的螺旋槽式结构的阻尼器活塞。并且,通过数值模拟和实验测试,分析了具有螺旋槽活塞的磁流变阻尼器的机械性能。结果表明,螺旋槽可以增加活塞表面的摩擦系数,提高阻尼器的最大阻尼出力而且不会减小其阻尼系数。另外,可以通过适当地调节螺旋角度来增加磁流变液的回流,从而避免磁流变液的沉降问题。

关键词：剪切模式磁流变阻尼器;少量磁流变液;摩擦系数;阻尼系数

     

磁流变阻尼器与磁悬浮系统并联隔振研究

针对磁悬浮隔振装置参振质量大,系统的等效刚度、等效阻尼受控制参数稳定区域的限制,在振动幅值较大时的抑振效果不理想的问题,设计了一种小位移大阻尼力的挤压式磁流变阻尼器,为磁悬浮隔振系统附加阻尼,可以显著减小系统振动.介绍了该磁流变阻尼器的设计方法,实验特性,并将该磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联起来,实验证明,这种方法可以显著减小振动,提高系统隔振性能.     

建筑结构利用磁流变阻尼器振动控制技术的研究进展

近年来,人们对磁流变阻尼器进行了大量研究的结果表明它是一种比较理想的半主动控制装置.本文从磁流变液的特点,磁流变液体的力学模型,半主动控制策略及工程应用等几个方面阐述了其发展过程,并指出磁流变阻尼器存在的问题及发展前景.     

基于分数阶模型的磁流变阻尼器振动系统的预测控制

磁流变阻尼器因其可控阻尼的特性可以用于制作优质减振器,近年来,它与各种控制策略的结合设计已在工业振动控制领域得到了广泛的应用.研究表明,分数阶模型对磁流变阻尼器的拟合精度更高.本文使用分数阶模型描述磁流变阻尼器的粘弹特性,并利用Oustaloup近似方法得到易处理的分数阶传递函数近似值,离散化处理后选取输出跟踪输入的二次型性能指标设计了一种新的模型预测控制器.最后,通过仿真实验证明了该分数阶模型预测控制器具有良好的动态性能,验证了方案的可行性与稳定性.     

磁流变液阻尼器在磁悬浮轴承中的应用

设计了一种磁流变液阻尼器并应用于磁悬浮轴承系统中,由于临界转速分析是转子支承系统设计中最重要的内容之一,针对基于磁流变液阻尼器的高速磁悬浮柔性转子,利用有限元法分析了不同刚度和不同阻尼分别对磁悬浮转子临界转速的影响程度,从理论上得出了磁流变液阻尼器支承刚度在104～105 N/m之间、阻尼在700 N·s/m附近时对转子临界转速影响较大的结论,分析结果有助于指导磁流变液阻尼器的设计.     

新型足尺磁流变液阻尼器的设计及仿真分析

设计了一种新型固定磁极的足尺磁流变液（MR）阻尼器，最大阻尼力可达200kN。该阻尼器线圈和流体通道位置固定，运行稳定；在同样的性能指标条件下与Lord公司的相比，体积更小、质量更轻，具有较大的实用价值和广泛的应用前景。根据阻尼器的数学模型结合磁场有限元分析的方法对其几何尺寸和磁路尺寸进行优化设计，确定了一组最合理的结构参数；根据Bingham平板模型进行了仿真分析。结果表明，文中的方法可以方便、有效地预测阻尼器的性能．有助于设计者开发更有效、更可靠的MR阻尼器，同时也能减少试验次数，节约时间与费用。     

MR智能阻尼器试验研究及径向基网络模型

制作了MR智能阻尼器，并在不同的位移，速度和电流输入情况下，对自制的MR智能阻尼器进行了性能试验研究，建立了MR智能阻尼器的径向基函数网络模型。结果表明：神经网络模型能精确的描述阻尼器正向和逆向工作特性，并且对液体沉降、液体磁响应时间、蓄能器刚度等因素的影响也能很好的解决。     

磁流变阻尼器在工程车辆悬架系统中的应用

为了改善工程车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性,针对工程车辆被动式悬架系统存在阻尼固定、变化范围小的缺点,采用磁流变阻尼器,设计了其模糊控制器,建立工程车辆悬架系统的半主动控制模型,并用白噪声信号模拟路面情况进行仿真分析,结果表明:采用模糊控制的磁流变阻尼器的半主动悬架与被动悬架相比,可以有效地降低振动的加速度峰值,减振效果明显。     

汽车磁流变减振器多项式模型的研究

将优化后的磁流变减振器放在MTS849减振器试验台上进行试验,在不同的减振器活塞运动速度下,改变通电电流,测试磁流变减振器的示功图和速度特性。利用试验数据,进行多项式拟合,精确的建立了该减振器的阻尼力模型,便于对其半主动悬架实施实时控制。     

逆变型MR阻尼器磁路设计与试验研究

为保证MR阻尼器在电源失效时能在大阻尼状态工作,对现有MR阻尼器磁路进行了改造,在MR阻尼器中设置了永磁体,通过励磁线圈调节磁路气隙中磁场的大小,保证阻尼的可调节性．针对该类逆变型MR阻尼器设计了等效磁路,进行了磁路试验,得到了设计参数对磁路中磁场变化的影响,为逆变型MR阻尼器的设计提供了依据．     

基于混合工作模式的磁流变减振器工作性能仿真

推导出基于混合工作模式磁流变减振器的阻尼力计算公式,并利用MATLAB/SIMULINK建立其工作性能仿真模型,结果表明与磁流变减振器的数学模型相符,磁流变减振器存在一定的时滞现象。     

磁流变液阻尼器的磁路有限元分析与优化设计方法

对磁流变液阻尼器提出了基于磁路有限元分析的优化设计方法.首先运用HT 100G型数字特斯拉计对自行研制的2T-M R阻尼器进行现场磁感应强度实测,获取了不同电流工况下阻尼器内外筒间隙处的磁感应强度实测值.然后,运用专业磁场分析软件对2T-M R阻尼器的工作磁路进行了有限元分析,并将试验结果与仿真结果进行了比较.分析结果表明,有限元方法的计算值与实测值非常接近,验证了仿真方法的可靠性.最后,运用该仿真方法对不同材料,不同结构参数的阻尼器进行了优化设计.     

磁流体-泡沫金属阻尼器减振性能的研究

基于磁流体的性质随磁场强度变化及泡沫金属孔隙微小、均匀等特点,将磁流体与泡沫金属两种材料结合,提出了一种新型磁流体阻尼器.建立了新型磁流体阻尼器的阻尼力模型及其减振系统的非线性数学模型.通过实验验证了磁流体阻尼器的减振性能.结果表明,提出的非线性模型能较为准确地反映新型磁流体阻尼器的阻尼力特性和减振特性;在一定参数范围内,该磁流体阻尼器能满足振动系统对不同阻尼的要求.     

磁流变阻尼器智能基础隔震系统的模糊控制

将新型控制装置磁流变阻尼器应用于基础隔震结构,设计了符合磁流变阻尼器特点的模糊控制器,根据隔震层位移和加速度决定控制电压的大小.3层隔震结构的仿真结果表明,模糊控制技术有利于发挥磁流变阻尼器的性能,模糊控制方案的减震效果优于被动控制方案.     

磁流变阻尼器的神经网络建模及应用

对非线性的磁流变阻尼器进行建模,建立单个磁流变阻尼器的神经网络正模型和神经网络逆模型,设计了两种四磁流变阻尼器的神经网络逆模型,通过两层控制策略将它们应用于汽车半主动悬架控制.结果表明:第1种神经网络逆模型对簧载质量的垂直加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度具有较好的控制效果,可有效改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性;第2种神经网络逆模型还有待改善.