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.     

渤海某平台磁流变智能阻尼隔振控制

目的 研究了利用主动变阻尼控制系统优化方法设计磁流变智能阻尼隔振平台结构，为实际工程利用磁流变阻尼器为结构减振设计提供方法。方法 采用ANSYS软件提供的结构刚度矩阵庞大，不易进行半主动和主动控制系统设计，根据ANSYS有限元分析提炼出简化计算模型，基于主动最优控制设计方法，设计了磁流变阻尼隔振系统，进行了冰激振动和地震动作用下的磁流变阻尼智能振动控制反应分析．结果 该平台半主动磁流变阻尼隔振体系对导管架端帽处最大位移和甲板处最大加速度均有很好的控制效果，隔振层位移满足采油工艺要求．结论 主动最优控制设计方法是一种很好的设计方法，具有广泛的应用前景；对于平台结构半主动磁流变智能阻尼隔振体系是较好的控制方案．     

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.     

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.     

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.     

多层环形钢板阻尼器隔振系统建模与仿真研究

为了满足航空航天等特殊工况下阻尼减振的需要,研制了多层环形钢板阻尼器,该阻尼器借助于载荷作用下多层金属环之间的摩擦力实现阻尼隔振,并进行了多层环形钢板阻尼器的结构设计;根据动力学原理,建立了阻尼器的振动系统模型及系统方程;利用相轨迹方法获得了自由振动相图;以实验研究为基础进行了动态仿真,并对仿真结果加以分析,获得了多层环形钢板阻尼振动系统的动态特性。     

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。     

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

     

时间滞后对磁流变阻尼控制效果的影响

将磁流变阻尼器用于建筑结构振动控制是当前研究的前沿课题之一.文章介绍了存在时滞的磁流变阻尼控制系统的动态系统方程和控制算法,对在地震激励下的磁流变阻尼控制进行数值仿真,并研究时间滞后对磁流变阻尼控制系统在控制效果上的影响,且与主动控制系统进行了比较.     

基于SimMechanics的含磁流变阻尼器单自由度系统动态性能分析

磁流变阻尼器具有响应快、动态性能好的特点.利用Matlab/SimMechanics工具箱对含磁流变阻尼器的单自由度系统建模,并比较使用线性阻尼器和使用磁流变阻尼器对系统的动态性能的影响.发现使用磁流变阻尼器对阻尼系统的动态性能有显著的改善.     

Maglev self-excited vibration suppression with a virtual sky-hooked damper

This work addresses the problem of self-excited vibration,which degrades the stability of the levitation control,decreases the ride comfort,and restricts the construction cost of maglev system.Firstly,a minimum model containing a flexible bridge and a single levitation unit is presented.Based on the simplified model,the principle underlying the self-excited vibration is explored.After investigations about the energy transmission between the levitation system and bridge,it is concluded that the increment of modal damping can dissipate the accumulated energy by the bridge and the self-excited vibration may be avoided.To enlarge the equivalent modal damping of bridge,the sky-hooked damper is adopted.Furthermore,to avoid the hardware addition of real sky-hooked damper,considering the fact that the electromagnet itself is an excellent actuator that is capable of providing sufficiently fast and large force acting on the bridge to emulate the influence of the real sky-hooked damper,the technique of the virtual sky-hooked damper is proposed.The principle underlying the virtual sky-hooked damper by electromagnet is explored and the vertical velocity of bridge is estimated.Finally,numerical and experimental results illustrating the stability improvement of the vehicle-bridge interaction system are provided.     

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.     

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.     

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.     

MR-TMD结构阻尼振动系统的参数影响分析

提出一种新型的结构振动控制的半主动质量驱动器（MR-TMD）系统,采用半主动控制算法仿真分析了在简谐载荷激励下MR-TMD系统对结构振动控制的可行性和有效性,比较MR-TMD、调谐质量阻尼器（TMD）及主动质量驱动器（AMD）对同一模型结构的幅频特性.分析了磁流变阻尼器的最大出力、最小出力及可调倍数对MR-TMD受控系统的影响.仿真结果表明,MR-TMD作为一种半主动质量驱动器能有效降低结构反应,在简谐载荷作用下半主动MR-TMD控制系统比具有相同质量块参数的最优TMD控制系统具有更好的减振性能,且比TMD受控系统有更大的减振频带宽度.     

Control of magnetic levitation positioning stage with an eddy current damper

To enhance the system damping,a permanent magnet set which served as an eddy current damper was added to the magnetic levitation positioning stage which consists of a moving table,four Halbach permanent magnetic arrays,four stators and displacement sensors.The dynamics model of this stage was a complex nonlinear,strong coupling system which made the control strategy to be a focus research.The nonlinear controller of the system was proposed based on the theory of differential geometry.Both simulation and experimental results show that either the decoupling control of the movement can be realized in horizontal and vertical directions,and the control performance was improved by the damper,verifying the validity and efficiency of this method.     

磁流变减振器的整车平顺性试验研究

磁流变减振器利用磁流变液体黏度的连续可控特性实现了减振器阻尼力连续可调,从而可以实现汽车半主动悬架的实时控制,基于此制作了一款磁流变减振器,按照汽车平顺性试验标准,对整车做了平顺性试验,试验结果表明汽车上各测点的振动加速度幅值明显下降,有效提高了汽车的平顺性。