冲击载荷下磁流变阻尼器控制系统仿真研究

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器可代替制退机提供后坐阻力.为得到理想的后坐阻力动态特性,要求其阻尼力控制系统响应快速,以实现阻尼力的输出跟踪控制.对所设计长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其输出阻力的动态响应时间.由于试验结果并不理想,因此利用非线性逆系统方法对磁流变阻尼器跟踪控制系统进行了设计校正.最后,对校正后的磁流变阻尼器控制系统及后坐阻力动态特性进行了仿真分析,结果表明,改进设计后的磁流变阻尼器控制系统具有良好的跟踪性能,后坐阻力动态特性令人满意.     

磁流变阻尼器力学模型动态特性实验研究

分析了Bingham模型的阻尼特性,讨论了目前磁流变阻尼器研究面临的一些问题,总结了磁流变阻尼器阻尼特性建模的发展趋势.根据磁流变阻尼器的动态特性实验结果,提出了一种改进的描述阻尼器动态特性的力学模型-修正的Bingham模型,通过仿真分析,参考实验数据,证明了这种力学模型能够较为精确的描述磁流变阻尼器动态特性.     

基于磁流变阻尼器的滚珠丝杠进给系统主动抑振研究

针对滚珠丝杠进给系统轴向振动影响工件的加工质量和精度保持性的问题,将磁流变阻尼器应用于机床滚珠丝杠进给系统轴向抑振。设计磁流变阻尼器,进行磁流变阻尼器阻尼特性试验,采用最小二乘法和BP神经网络对阻尼力进行了辨识。建立带有磁流变阻尼器的机床滚珠丝杠进给系统单自由度振动模型,基于Runge-Kutta法计算了系统的动态响应。通过数值计算发现：阻尼器输入电流由零逐渐增大时,系统能够快速趋向于稳定;由幅频曲线可以看出,磁流变阻尼器抑制滚珠丝杠进给系统的振动是可行的。最后试验验证了磁流变阻尼器能够很好地抑制滚珠丝杠进给系统的振动。     

磁流变阻尼器结构优化设计研究现状

磁流变阻尼器是一种利用磁流变效应工作的新型智能减振器件,目前已广泛应用于汽车、桥梁、建筑等领域。阐述磁流变阻尼器的工作原理,指出磁流变阻尼器结构设计的关键步骤,介绍不同结构的阻尼器,同时对基于比较分析、ANSYS参数化编程及田口实验设计等不同的结构优化方法进行探讨。最后介绍了课题组基于实验设计及响应面法的磁流变阻尼器优化设计方法。     

考虑温度效应的磁流变阻尼器阻尼特性的分析

磁流变阻尼器属于一种能量耗散装置,在使用过程中将振动机械能转化为自身热能,阻尼器力学性能受磁场和温度等因素的影响。分析磁流变阻尼器的温升特性,建立磁流变阻尼器的宏-微观动力学模型,通过有限元仿真分析阻尼器的温度场分布,理论计算分析磁流变液微观结构对剪切屈服应力的影响、温度和磁场对磁流变液中铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度的影响。试验结果证实：在线圈通有0.5、2 A电流的情况下,当温度从303 K上升至343 K时,阻尼力分别下降了14.5%和10%,当温度上升至383 K时,阻尼器的阻尼力分别下降了20.4%和15.1%,结果表明温度升高,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度降低,磁场增强,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度增大。试验结果和理论计算变化趋势一致,磁场的增强补偿了温度升高使磁流变液黏度的减小值,从而减弱了温度对磁流变阻尼器阻尼性能的影响。     

基于闭环PID控制的磁流变液阻尼减振器减振性能测试

针对某结构的振动特性及磁流变液阻尼减振器的工作方式,设计了一套用于检测其磁流变液阻尼器减振效果的测试系统,根据传感器检测到结构的振动信号输入到计算机和磁流变液阻尼减振器的控制器,通过PID方法控制伺服电机的回转速度和方向及外界磁场强度,从而改变输出控制力和阻尼的大小.试验表明,采用该方法,达到了降低结构响应振幅值的目的,提高磁流变液阻尼器的减振控制性能.     

基于Bingham模型的磁流变阻尼器模型改进研究

磁流变阻尼器能够实现阻尼可控,作为半控制的智能器件应用在众多领域。在实验基础上,基于Bingham力学模型,建立了包括线性和非线性的磁流变液阻尼器的力学模型,通过数学方法对模型参数进行辨识,得到对应的方程。由于多项式的非线性模型,容易产生Runge振荡现象,而不能通过有效的方法得到合适阶数,所以采用傅立叶级数建立非线性模型。分别对线性和非线性模型与实验结果进行对比分析,得到的结果表明:线性模型在有加载电流下,低速时不能准确表达阻尼器的实际特性,基于傅立叶级数的非线性模型能够准确地反映磁流变阻尼器的非线性响应,曲线和实验结果基本吻合。研究结果为磁流变阻尼器动力模型的建立提供了参考。     

磁流变阻尼器的多目标优化设计与实验研究

针对现有磁流变阻尼器功耗大、输出阻尼力低的问题，以磁流变阻尼器的低功耗化及轻量化为优化目标，建立磁流变阻尼器结构参数与优化目标之间的关系模型；采用多目标遗传算法对其结构参数进行优化，得出最优解；对优化后的磁流变阻尼器进行试验研究，验证所选参数的合理性。研究结果表明：优化后磁流变阻尼器的平均功耗降低了46%、最大阻尼力增加了30%；磁流变阻尼器的功耗与阻尼力之间存在相互平衡关系，为磁流变阻尼器的参数设计提供了理论和实验依据。     

冲击缓冲用磁流变阻尼器迟滞消除方法研究进展

磁流变阻尼器自身固有的迟滞非线性问题限制了其在工程上的广泛应用,大大影响了阻尼器阻尼力的预测和控制精度。尤其是在冲击缓冲系统中,磁流变阻尼器的迟滞特性问题尤为突出。因此,研究磁流变阻尼器的迟滞非线性的消除方法以及控制对提高磁流变阻尼器系统的控制性能具有重大意义。综述了磁流变器件的迟滞非线性的消除机制以及控制方法研究的主要进展,讨论了其控制系统的过程机制和描述方法,在此基础上对迟滞非线性消除方法及控制规律的研究前景进行了展望。     

磁流变阻尼器非线性动力学行为的实验研究

磁流变阻尼器具有阻尼力大范围高度可控且耗能功率小的优点,在结构的半主动控制中有广泛的应用。磁流变流体及其元器件的动力学行为因其磁流变现象而存在滞回效应,对这种滞回效应的研究是其相关应用的基础。对磁流变阻尼器在多种激励电流与加载频率下的滞回动力学行为进行了实验研究,并进行了数学建模与参数识别。结果表明:磁流变阻尼器的阻尼力大小由激励电流控制,其非线性滞回特性具有频率依赖性;实验数据与模型仿真值的比较显示,模型可以准确模拟磁流变阻尼器滞回阻尼特性。