基于磁流变液的柔性机器人振动控制阻尼器

提出了一种基于磁流变液的振动控制阻尼器,实现对柔性机器人关节振动的半主动控制．利用磁流变 液在磁场作用下固液转换的快速、连续、可逆性能,提出了一种阻尼力连续可调的振动控制阻尼器的设计方法,建 立了其动力学模型,分析了其性能并将其应用于移动防化机器人上,建立了机械手肩关节振动模型并对振动衰减进 行了仿真分析．最后,研制了样机并进行了振动控制实验,实验结果验证了所提方法的有效性．     

冲击载荷下磁流变阻尼器结构优化设计

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,对磁流变阻尼器的设计指标和性能提出了更高的要求.针对冲击试验中,磁流变阻尼器表现出的阻尼力可调动态范闱的不足,利用Herschel-Bulkley的磁流变液非线性结构特性的平行平板恒流模型,采用多目标规划方法,提出了火炮反后坐装置应用中的磁流变阻尼器优化设计方法.最后分析了磁流变阻尼器磁路设计准则,结合优化设计尺寸,对阻尼器活塞磁场进行了有限元分析.结果表明,磁流变阻尼器阻尼通道处能产生足够大的磁场强度且分布均匀.     

多层挤压式电流变阻尼器理论建模研究

提出了一种多层挤压式的电流变阻尼器模型,首先基于电流变Bi-Viscosity塑性模型,对挤压式电流变阻尼器进行了数学建模及讨论,然后对其动态特性进行研究,输入采用正弦波激励,模拟分析了阻尼器在不同外部条件下输出的阻尼力.仿真结果表明,阻尼力是激励振幅、频率和外加电压的增函数,阻尼力分为粘性阻尼和电致阻尼两部分,阻尼器的阻尼可控部分是其电致阻尼力,可以通过外加电压对其调节,同时模型也可应用于挤压式磁流变液阻尼器的理论设计.     

基于模糊理论的磁流变阻尼器半主动控制研究

研究了磁流变阻尼力的Bingham模型。将磁流变阻尼器应用于单自由度受迫振动系统,并建立振动系统的动态方程。利用MATLAB—Fuzzy工具箱设计出二维模糊控制器,在Simulink中建立模糊控制系统的动态模型进行仿真。结果表明模糊算法能够取得良好的动态效果和稳态效果。     

摩托车磁流变阻尼器的设计研究

磁流变液（Magnetorheological fuild）是一种新型的智能材料，属于可控流体，具有在外加磁场作用下快速可逆地改变流变性能的特点。本文选择剪切阀式作为本文阻尼器的工作模式，对磁流变阻尼器的磁路进行了设计；优化设计了磁流变阻尼器的结构参数，在此基础上，根据理论分析选择阻尼器的结构尺寸，设计制作了单出杆磁流变阻尼器。对本文设计的磁流变阻尼器的特性进行了实验研究，本文的研究结果对于磁流变阻尼器在摩托车悬挂系统中的应用具有较好的参考价值。     

基于自供电的磁流变阻尼器内部状态无线监测系统设计

为了获取磁流变阻尼器内部状态参数并解决能量供给问题,设计了一套基于自供电技术的磁流变阻尼器内部状态无线监测系统。通过能量采集装置将服役状态下磁流变阻尼器中磁流变液的动能转换为电能,再经能量管理电路进行高效充放电管理,为无线发射模块和传感器供电,无线发射模块将传感器采集到的数据发送给外部接收模块进行处理。实验结果表明:采集到的能量能够驱动无线传感模块正常工作,该系统能准确获取阻尼器内部温度、压强信息,为磁流变阻尼器的进一步研究提供理论依据和技术支持。     

最优控制理论在人车路磁流变半主动悬架中的应用

基于半主动悬架车辆的1/4动力学模型,论述了磁流变液特性及磁流变减振器的工作原理,推导了在随机最优控制理论下可调阻尼力和状态变量之间的关系,应用matlab/simulink编制了人车路模型的仿真程序,并以简化模型为例,考察了在磁流变阻尼器控制下的人车路平顺性问题.计算结果表明,与没有磁流变减振器的被动悬架相比较,该减振器的应用能够较好的改善汽车的平顺性,对提高人体的舒适性以及进一步深入研究该系统的振动,改善道路的振动特性有一定的指导意义.     

基于混合驱动的柔顺性触觉接口装置

针对目前柔顺性触觉接口设备存在的容易失真的问题,提出了一种基于电机和磁流变液混合驱动的柔顺性触觉接口装置。在简单介绍了磁流变液的基础上,讨论了基于磁流变液被动驱动器的结构和原理,该驱动器采用多转子设计思路以增大力输出范围。利用磁流变液驱动器能够模拟肌体组织的黏滞性,电机能够模拟肌体组织的弹性,将驱动器与电机串联实现肌体组织的柔顺性再现,同时利用电机补偿驱动器非有益阻尼力,增强装置的保真效果。在此基础上设计了柔顺性触觉接口装置,对装置模拟自由空间、不同的变形程度柔顺性物体受力进行了介绍,分析了装置的控制方法,最后加工了触觉装置原型,开展了不同柔顺度虚拟肌体组织柔顺性再现实验,实验结果验证了所设计装置及控制方法的有效性。     

基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架的振动控制

在对磁流变阻尼器的输出特性进行实验测试和理论分析的基础上,建立了以磁流变阻尼器作为执行器件的1/4车半主动悬架模型,设计了一种双输入单输出的模糊逻辑控制器,并进行了仿真研究,在时间和频率域中对磁流变阻尼器振动响应进行评价,结果表明:与被动悬架相比,该系统有效地抑制了车身在人体敏感频率段的振动,提高了乘坐舒适性.     

磁流变阻尼力建模及主共振研究

通过实验建模,提出了一种改进的Bingham模型来描述磁流变阻尼力,模型中的各参数具有明确的物理意义,都与磁流变阻尼器的特性有关．另外,还采用此模型研究了单自由度天棚阻尼控制系统的主共振,利用平均法得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证．最后,研究了各参数对主共振的影响,从而可以更加有效地控制主共振．     

Fractional Modeling and Analysis of Coupled MR Damping System

The coupled magnetorheological (MR) damping system addressed in this paper contains rubber spring and magnetorheological damper. The device inherits the damping merits of both the rubber spring and the magnetorheological damper. Here a fractional-order constitutive equation is introduced to study the viscoelasticity of the combined damper. An introduction to the definitions of fractional calculus, and the transfer function representation of a fractional-order system are given. The fractional-order system model of a magnetorheological vibration platform is set up using fractional calculus, and the function of displacement is presented. It is indicated that the fractional-order constitutive equation and the transfer function are feasible and effective means for investigating of magnetorheological vibration device.      

Design and performance evaluation of a novel robotic catheter system for vascular interventional surgery

Vascular interventional surgery (VIS) is an effective treatment method for vascular diseases. However, there are many problems in traditional VIS, such as surgeons are radiated by X-ray, the lack of well skilled surgeons, the security of the surgery will be reduced due to the Surgeons’ fatigue, high risk of the surgery. To solve these problems, a robotic catheter system is needed to protect the surgeons and enhance the safety of the surgery. In this paper, a novel robotic catheter system with master–slave structure for VIS has been developed. This system is designed with the consideration of the operation method in traditional VIS, which allows the surgeon to operate a real catheter on the master side, then the surgeon make full use of the natural catheter manipulation experience and skills obtained in conventional catheter operation. The salve manipulator operates the catheter insert into the blood vessel with following the operation of the surgeon, and the operating force of the salve manipulator is detected. On the master side, a novel damper-based magnetorheological (MR) fluid is designed to realize the force feedback, which is also used to reappear the operation force from the salve manipulator. The damper connected directly with real catheter is a piston structure using the MR fluid to realize the force feedback. It can transmit the feedback force to surgeon’s hand through the operating catheter connected with damper, which seems that the surgeon operates the catheter beside the patient. The operating transparency of the developed system has been enhanced. The mechanism of the developed system has been introduced in detail. Performance evaluation experiments for the developed robotic catheter system have been done. The experimental results indicated that the developed robotic catheter system is fit for VIS.     

磁流变阻尼器内部流体动能的能量采集

为了构建自供能式磁流变阻尼器内部实时状态监测传感系统,本文介绍了一种针对磁流变阻尼器内部流体能的能量采集装置。该装置被安装于磁流变阻尼器活塞顶端并为检测阻尼器内部工作参数的无线传感模块1供电。根据能量守恒定律,推导出磁流变阻尼器中磁流变液流动能的理论模型。通过实验测试分析了在不同的外界激励下能量采集装置的工作情况,证明了采集的电能随着活塞的运动频率增加而增加,而与磁流变阻尼器的磁流变特性没有明显的关系。测试表明利用此装置能较好的采集到来自于磁流变阻尼器内部流体流动产生的能量,为无线传感模块供电。     

基于模糊神经网络的二自由度主动悬架滑模控制系统设计

主动悬架滑模控制系统受到行驶路面影响,车体震动加速度功率谱密度与实际密度不一致,导致系统控制效果不佳,提出基于模糊神经网络的二自由度主动悬架滑模控制系统设计;基于二自由度硬件结构,在主动悬架液压伺服系统中安装蓄能器,减小空间内存;采用磁流变阻尼器,调整电流大小控制阻尼;设计自适应减振座椅悬架并计算阻尼值,实现了主动悬架的控制;考虑路面不规则度,构建二自由度主动悬架滑模控制模型,依据牛顿定律计算悬架弹性元件受力;采用模糊控制规则校正控制误差,采用模糊神经网络设计主动悬架滑膜控制方案,经迭代处理得到满足优化要求的解,实现滑膜控制;由试验结果可知,车体震动加速度功率谱密度与实际密度一致,从最初的0 ms^(-2)到最终的1.5 ms^(-2),具有良好控制效果,确保乘车的舒适性。     

车辆座椅减振系统中可控磁流液阻尼器的性能测试研究

半主动可控磁流液阻尼器是国际上新近研发的新一代智能振动抑制驱动器件，本文主要介绍对其进行性能测试研究的MTS实验系统及有关研究成果。该实验系统由液压反馈激振器、数据采集和处理计算机单元、传感器等软硬件组成，能实时在线显示阻尼器运动的相对位移、速度和所产生的阻尼力等时间响应信号，以及表征阻尼器基本特性的阻尼力对相对速度关系曲线。实验结果表明该智能驱动器件表现出典型的滞回非线性特性，并通过对大范围控制电流和大范围频率和幅度单谐波信号激励下的实验数据的分析，系统地描述了该新一代半主动可控智能驱动器件的主要性能特点。     

基于磁流变阻尼器的自供能无线传感系统设计

为检测磁流变阻尼器的内部状态参数,提出一种电磁式机械能量采集器的新型结构,将磁流变阻尼器工作缸内活塞运动的机械能转换为电能,以超级电容器作为储能器件,设计了相应的能量管理电路,实现温度传感器和无线传感模块的能量供给。实验结果表明:自供能装置能产生高达4.5 V的开路电压,所设计的能量管理系统可以驱动无线传感模块正常工作。     

大型挤压油膜阻尼器非线性动力学分析与优化研究进展

挤压油膜阻尼器（Squeeze Film Dampers,SFDs）是旋转机械中常用的一类支承阻尼结构装置,能够改善转子系统的动力特性.当前工程实际中已经大量使用的两类不同结构形式的挤压油膜阻尼器,仍然存在着减振效果不稳定甚至会导致转子失稳,以及阻尼器动力学机制不清楚、建模和分析精度差、设计方法欠缺等理论技术难题.本文首先介绍两类典型SFD的结构形式和主要失效模式,然后详细叙述SFD动力学分析与优化设计方法在发展过程中的代表性研究成果,涉及SFD动力学特性、转子 SFD系统动力学特性研究、SFD动力学设计与优化等几个方面的研究,并对SFD的试验测试技术方面的成果进行评述.在此基础上,探讨目前先进航空发动机用大型挤压油膜阻尼器亟须开展的基础研究任务,特别强调了数据驱动与动力学解析模型融合的SFD动力学建模、分析与设计优化的发展方向.     

基于状态反馈的LQG半主动悬架控制策略研究

随着我国智能电网的建设以及电力市场的逐步推行,传统的集中式大电网供电模式已经无法满足当今社会对电力的需求,分布式电源的引入就成为了未来电网发展的一个新趋势。分布式发电技术的引入不仅可以解决集中式发电投资大、建设周期长、调节不灵活及事故范围大等弊端,还能有效地解决全世界所面临的能源危机和环境污染等问题。由于分布式电源的引入,配电网中将会出现很多新的节点类型,处理这些节点时如果采用传统的潮流算法往往难以达到预期的效果,而潮流计算是开展配电网其它研究工作的基础,因此,研究含分布式电源的配电网潮流计算显得尤为重要。本文详细论述了分布式发电的意义以及国内外对于含分布式电源的配电网潮流算法的研究现状。