磁流变阻尼器无模型前馈/反馈复合控制

为了实现磁流变（MR）阻尼器高可靠性和高精度的阻尼力跟踪控制,克服基于逆向动力学模型的前馈控制易受模型误差和外界干扰影响的问题,提出结构简单、实现容易的无模型前馈/反馈复合控制(MFFFFBC)方法. 利用磁流变液减振器阻尼力连续可调的特点,将磁流变阻尼器控制器前一时刻的控制量进行采样保持作为前馈控制器,以避免建立复杂的磁流变阻尼器逆向动力学模型. 利用期望阻尼力与实际阻尼力之间的跟踪误差信号构建反馈控制器对前馈控制量进行实时修正,利用饱和函数对控制电压进行限幅,以避免控制电压高频振荡. 试验结果表明,在MFFFFBC控制下输出电压连续光滑变化,与经典的基于Heaviside阶跃函数的控制相比,采用本研究所提出的控制策略,黏性阻尼力和摩擦阻尼力的跟踪误差分别减小了21.98%和26.64%.     

磁流变阻尼器结构改进设计与性能研究

为了研究新型可控流体磁流变液的特性，以及利用磁流变液为流体的阻尼器的阻尼特性。讨论了描述磁流变液的流变模型，即在分析现有磁流变阻尼器结构的基础上，提出了一种改进的阻尼器结构，并对改进结构进行了性能测试．测试结果表明：Herschel-Bulley模型能更好地描述磁流变液的力一速度特性；改进结构的磁流变阻尼器，可使阻尼特性得到提高；在三角波激励情况下，当速度较大时磁流变液存在剪切稀化现象；在正弦波激励情况下，磁流变液存在非线性迟滞现象．     

由对称型MR阻尼器产生不对称滞环F-V特性的描述

为实现磁流变阻尼器驱动的智能车辆悬架设计,在大范围驱动电流和谐波激励条件（频率和幅度）下,对一MR阻尼器进行了大量的阻尼力速度（f-v）特性测试实验研究.应用提出的不对称阻尼力产生（ADFG）算法,由该对称型阻尼器产生不对称的延伸和压缩阻尼力,并应用提出的通用模型来描述对称和不对称滞环f-v特性.测试数据用来对模型参数进行辨识,并将模型计算结果与测试数据进行比较来验证所提模型的正确性.表明模型计算结果与测试数据在任意的激励条件和控制电流下均具有很好的一致性,因此证明所提出的ADFG算法可作为一基本的控制算法来实现从对称型MR阻尼器设计产生不对称f-v特性.     

新型防泄漏磁流变阻尼器研发与力学模型

针对磁流变阻尼器漏液问题,提出运用粘弹性材料对磁流变阻尼器端口进行硫化固接,以静态密封取代传统的动态密封,从根本上解决漏液问题。考虑粘弹性材料相对较软而产生凸变形,分析了凸变形对阻尼力影响,引入磁流变阻尼力修正系数,之后推导粘弹性材料挠度曲线。结合平板理论以及粘弹性材料的等效刚度模型,建立了新型磁流变阻尼器的力学模型。将理论计算挠度曲线结果与有限元分析结果进行了比较,验证了挠度曲线的正确性,并通过算例说明所建立的力学模型可以反映粘弹性材料与磁流变液的流固耦合作用,较好地模拟新型磁流变阻尼器的动力特性。     

不对称磁流液阻尼器在汽车减振中的半主动控制

根据作者新近提出的一种通用不对称滞环特性模型,本文对磁流液(MR)阻尼器在汽车减振应用进行了半主动控制研究．将所提出的MR阻尼器不对称滞环模型应用在二自由度“四分之一”汽车模型．并用“空挂”控制律来实现对MR阻尼器阻尼力的自动调节．仿真结果验证了阻尼力不对称性和滞环特性对汽车悬挂性能的影响．且表明所设计的半主动非线性控制器的复杂性大大减化．并达到理想的汽车悬挂减振性能．     

磁流变阻尼器S型滞环模型的改进及辨识

磁流变阻尼器控制系统的性能很大程度取决于阻尼器的数学模型,由于磁流变液在高速剪切速率下容易发生剪切稀化,因此,本文在原有S型滞环模型的基础上,引入了行为指数”从而改进了S型滞环模型。根据试验数据,并运用遗传算法和传统优化算法相结合求取全局最优解的方法,求解出了模型中的参数值。结果表明：改进后的S型滞环模型能够很好拟合高速区的速度-阻尼力试验特性曲线。     

摩托车磁流变阻尼器设计研究

为了进行摩托车磁流变阻尼器的研究,选择剪切阀式作为摩托车磁流变阻尼器的工作模式,推导了基于平行结构的Bingham模型阻尼器阻尼力的计算表达式,设计制作了单出杆磁流变阻尼器,并对其阻尼特性进行了实验研究.实验表明:实验结果与理论分析结果相吻合,其设计原理和分析方法是正确可行的;该磁流变阻尼器有较好的可控性,能满足摩托车的使用要求.     

偏心结构地震反应MR阻尼器控制系统的模糊控制和仿真分析

为研究应用磁流变（MR）阻尼器对偏心结构地震反应的控制效果,建立了地震激励下偏心结构MR阻尼器控制系统的运动方程,对一种模糊控制方法的控制效果进行了仿真分析.结果表明,模糊控制方法体现了MR阻尼器阻尼力连续可调的优点,具有良好的减震效果,MR阻尼器是一种具有很好应用前景的控制装置.     

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

     

车辆半主动隔振系统减振分析

履带车辆半主动悬挂是车辆悬挂系统的发展方向，磁流变可控阻尼器的出现，使车辆悬挂系统实时阻尼控制成为车辆减振的有效方式．基于磁流变体本构关系的Bingham模型，在对自行研制的双出杆剪切阀式磁流变减振器进行实验研究的基础上，对影响磁流变减振器阻尼力的各种因素进行了综合分析．将半主动悬挂系统看成是一个智能材料与结构，其中驱动元件采用磁流变阻尼器，并通过传感元件采集振动信息，依靠信息处理单元对采集到的信息进行分析、处理，进而实时改变磁流变阻尼器的阻尼力，使悬挂系统的工作性能得到改善．建立了四自由度车辆悬挂系统的动力学模型，并应用非线性随机振动理论，在对模型输入进行过滤白噪声简化的基础上。探讨了用FPK法解方程的可能途径．     

磁流变阻尼器拟静力力学特性及力学模型

为研究磁流变阻尼器（MRD）在拟静态作用下的力学性能，制作了一个四线圈剪切阀式MRD，在不同电流和不同位移幅值下采用三角位移加载制度对MRD进行了拟静态试验，研究了MRD的力学性能随电流和位移幅值的变化规律，分析了阻尼力波动现象产生的原因；根据试验结果提出了一种拟静态作用下修正的力学模型，对模型参数进行了识别，对力学模型进行了验证。结果表明：所用阻尼器在拟静态试验过程中阻尼力波动现象显著，无电流时阻尼力随着位移幅值增加而略微减小，有电流时阻尼力随着位移幅值增加而稍微增大；阻尼力随电流的增大明显增大，当电流超过1.5 A时，MRD达到磁饱和状态，阻尼力增幅明显降低；提出的力学模型能够较好地描述拟静力下阻尼力随电流和位移的改变而产生的变化特性。     

MR阻尼器在海洋平台半主动振动控制中的应用

采用磁流变（MR）阻尼器对海洋平台的半主动振动控制效果进行研究，建立海洋平台磁流变（MR）半主动控制结构的数学模型，提出基于现代最优控制理论的半主动控制方法，算例仿真结果表明，采用磁流变阻尼器对海洋平台进行半主动控制能够有效的减小平台的振动响应。     

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.     

磁泫变液及其减振驱动装置的原理和工程应用

磁流变液（MR）是一种应用前景广阔的智能材料,它在强磁场的作用下,可从牛顿流体变为具有较高屈服应力的粘塑性流体,且这种转变连续、迅速、可逆变化。用磁流变液制成的减震驱动器装置简单,体积小,耗能小,是一种新型理想的半主动控制装置。本介绍了磁流变液的工作机理,建立了磁流变阻尼器的阻尼力模型。结果表明,用磁流变液制成减振驱动装置是一种具有广泛应用前景的半主动控制装置。     

基于多场耦合分析的磁流变阻尼器建模与结构参数影响

为了建立准确的阻尼器出力模型,在Bingham黏塑性模型的基础上增加线性弹簧单元描述磁流变液的黏弹塑性. 以双出杆剪切阀式磁流变阻尼器为研究对象,将上述模型引入多场耦合仿真中,结合磁场仿真得到的非均匀动态磁场,可得磁流变液的表观黏度分布,处理得到阻尼器在不同的输入激励与电流下的动态特性. 研究结果表明,相较于并联本构,依据串联本构建立的磁流变阻尼器仿真模型与试验结果具有更好的一致性. 根据理论与仿真分析各结构参数对阻尼器磁场及阻尼器出力及其可调范围的影响,计算各参数对阻尼器出力的灵敏度. 结果表明,阻尼间隙与活塞直径对阻尼器的出力影响较大,其中活塞直径的影响最大,峰值灵敏度指标与均值灵敏度指标分别为84.66%和94.51 N.     

交变磁场下盘型磁流变流体阻尼器的动力特性

为了掌握交变磁场对基于剪切方式的盘型磁流变（MR）流体阻尼器动力特性的影响，试验研究了正弦磁场下支承在盘型磁流变流体阻尼器上的柔性转子系统的动力特性.通过测量不同磁场频率和强度下转子系统的运动轨道、振动时间历程和不平衡响应曲线，并与恒定磁场下的结果进行了比较.结果发现，磁场的频率对盘型磁流变流体阻尼器的动力特性有着显著的影响.随着磁场频率的增大，盘型磁流变流体阻尼器抑制转子振动的能力减小.当磁场的频率高于一个临界频率后，转子系统的动力特性与无磁场时的动力特性相同，正弦磁场不能够控制磁流变流体阻尼器的动力特性.磁场强度越大，正弦磁场的临界频率越高.     

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。     

汽车磁流变减振器建模及其侧倾稳定性控制策略

首先建立了磁流变减振器外特性模型,以此为基础,提出了一种改进的天棚阻尼控制算法,实现了基于磁流变减振器的阻尼力主动控制,达到了控制车辆侧倾的目的。进行了CarSim和Matlab/Simulink联合仿真验证。仿真结果表明,所建立的磁流变减振器模型可以用于车辆悬架的控制研究,改进的天棚阻尼控制算法可以实现车辆的侧倾稳定性控制。     

MR阻尼器对地震反应的模糊半主动控制

基于磁流变 (MR)智能阻尼器修正的 Bingham模型 ,采用 Matlab模糊工具箱进行模糊半主动控制设计 ,并利用 Simulink对升船结构进行仿真分析。研究表明 :MR智能阻尼器能有效地减小结构顶部厂房地震鞭梢效应 ,模糊半主动控制策略是有效的结构半主动控制策略。     

可补偿温度软化效应的新型粘弹性阻尼器

将粘弹性材料与磁流变液智能材料相结合,研发了新型粘弹性阻尼器。该阻尼器可利用磁流变液的流变效应来补偿粘弹性材料的温度软化效应,使得阻尼器在任意环境温度下都能够保持最佳温度的耗能特性。介绍了新型粘弹性阻尼器的工作原理,完成了自制阻尼器的性能试验,在此基础上,提出了新型粘弹性阻尼器的力学模型并依据试验数据对模型进行了参数识别。试验与理论分析的结果表明,运用流变效应来补偿温度软化效应是完全可行的,提出的力学模型可以很好描述新型粘弹性阻尼器的动力特性,可以为后面的补偿控制提供理论依据。