船用隔离器的低频振动试验

针对船舶机械低频减振的特点,探讨了船用隔离器低频减振效果.利用磁流变阻尼器具有响应速度快、阻尼可控、功耗小、阻尼力大、动态范围广及适应面大等特点,通过将钢丝绳弹簧与磁流变阻尼器并联组合构成的新型船用隔离器.对船用隔离器的低频振动性能开展了试验研究,振动试验的激振力频率为1～15 Hz,力幅为24 kN.试验结果表明,该船用隔离器有较好的减振效果,低频段的减振效果优于传统减振元件,磁流变阻尼器的使用能够明显削弱振动的共振峰值.     

航海船舶多维振动半主动控制研究

本文采用基于并联机构和磁流变阻尼器的半主动控制多维减振装置，实现对船舶航行中面临的多维振动半主动控制。对减振装置进行结构设计、系统控制模型分析和控制算法研究，并制作样机进行实验研究。样机实验结果表明，该半主动控制多维减振装置能实现船舶多维减振，且减振效果优于被动控制多维减振。     

磁流变阻尼器对齿轮系统减振降噪实验研究

针对齿轮箱在运行中振动噪声较大的问题,提出一种将磁流变阻尼器用于齿轮传动系统的振动噪声控制的方法。搭建了齿轮减振降噪实验台,通过对轴承座和转轴的振动、以及齿轮噪声声压级的监测,实验研究了磁流变阻尼器对齿轮系统的减振降噪特性。结果表明,磁流变阻尼器能有效抑制齿轮传动系统的振动与噪声,轴承座振动加速度有效值及振动烈度的幅值降幅在50%左右,转轴轴振峰峰值降幅达55%;各频率的噪声声压级均有8 d B左右的降低。阻尼器能抑制啮合频率及其高次谐波、转频及其高次谐波等各频率下的振动噪声,实现宽频减振;且能有效保证齿轮传动系统在较宽的转速范围内平稳运行。     

基于MR阻尼器高空平台半主动抑振系统研究

针对自主研发的高空幕墙安装机器人作业平台进行了多维振动的研究。构建了以两自由度并联机构为主体结构,旋转式MR阻尼器为执行器的多维减振系统。采用Lagrange方程建立了减振系统的动力学方程,分析了其振动特性,设计了一种基于磁流变液剪切工作模式的旋转式磁流变阻尼器,分析了磁流变阻尼器的力学特性,对并联机构进行了运动学和动力学分析,并根据机构运动学方程推算出平台位置状态,多维抑振系统快速抑振。借助Matlab对整个系统进行了仿真实验,分析计算了该多维抑振系统的有效性和可行性。     

汽车磁流变半主动悬架控制方法研究

根据变论域方法对经典模糊控制算法进行了改进，提出了悬架阻尼力变论域模糊控制算法。根据悬架阻尼控制力与磁流变阻尼器输出阻尼力的力误差，设计了磁流变阻尼器驱动电流控制方法。由汽车结构振动模糊控制子系统和磁流变阻尼器驱动电流控制子系统构建了磁流变半主动悬架控制器，用模糊集语言赋值系数反映了悬架伸张行程和压缩行程不对称阻尼控制力的关系。利用二自由度车辆振动系统简化模型和磁流变阻尼器简化力学模型及其参数，确定了控制器结构及其参数。研究结果袁明，该方法具有较好的控制精度和适应能力。     

磁流变并联减振系统半主动控制及实验

采用典型三平移并联机构3-PRRP(4r)作为主体机构,选择MR(磁流变)阻尼器替代并联机构的驱动副,建立三平移并联多维减振系统;利用Lagrange方程建立多维减振系统的数学模型,以支路速度、加速度作为反馈信号,对机构动平台进行控制;根据MR阻尼器阻尼力的产生原则,设计了自适应模糊控制器。在此基础上,建立了实验样机及减振测控系统,对系统进行减振控制实验。实验结果表明,该半主动多维减振装置结构简单、可靠性好、所采取的控制算法有效,具有良好的多维减振效果。     

磁流变阻尼器控制齿轮箱轴系振动研究

针对齿轮传动的振动噪声问题,搭建齿轮转动轴系实验台,并将一种剪切式磁流变阻尼器引入齿轮平行轴系,研究磁流变阻尼器对齿轮传动轴系振动的控制规律。采用加速度传感器,从齿轮箱体振动的角度研究磁流变阻尼器对齿轮传动轴系振动的影响,发现磁流变阻尼器可以抑制有效箱体振动,且降幅随阻尼器工作电流增加而升高,竖直方向降幅可达30%,水平方向降幅可达40%;通过分析其时、频域波形可以发现,磁流变阻尼器可以降低0~4 000 Hz各频率成分振动,尤其是降低1 000Hz以下振动成分幅值60%左右,降低3 000Hz左右振动成分幅值80%左右。应用磁流变阻尼器可以通过监测齿轮箱体振动情况,适时改变阻尼器电流来适应齿轮箱不同工况,保证箱体及传动轴振动保持在较低水平。     

磁流变阻尼器在斜拉索减振中的应用

大跨度斜拉桥拉索的大幅振动及其控制越来越引起人们的重视，应用磁流变阻尼器进行拉索减振是一种新的探索。文中介绍在洞庭湖大桥应用磁流变阻尼器进行拉索减振的试验研究情况，得到了安装阻尼器前后拉索的动力特性，结果显示拉索系统的模态频率在安装阻尼器后增大了3％－4％，模态阻尼比无阻尼器时增大了3倍－6倍。磁流变阻尼器的减振效果经历了实际风雨振的检验，在其他拉索发生大幅振动的情况下，装有磁流变阻尼器的拉索稳定如常，其振幅减小20倍－30倍。证明该阻尼器是拉索减振的有效手段。这些对于应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制具有一定的指导意义。     

基于UM的磁流变阻尼器模糊控制

运用模糊控制方法设计了基于车体加速度和车体加速度变化率的模糊控制器,利用磁流变阻尼器模型将车体产生的电流转换为阻尼力。运用MATLAB/Fuzzy Toolbox+UM软件建立了磁流变阻尼半主动悬架仿真系统,通过数值仿真分析比较了列车在相同输入条件下基于磁流变阻尼器模糊控制与被动悬挂控制的时间响应特性。仿真结果表明:采用基于磁流变阻尼器的模糊控制方法,阻尼器实际阻尼力能有效跟踪控制系统的期望阻尼力,从而提高动车的平稳性、安全性。相对于被动悬挂,基于磁流变阻尼器的模糊控制系统能够有效减小车体振动,脱轨系数平均改善率为32.04%,轮重减载率平均改善率为46.45%;车体中部的横向振动加速度最大值改善率最高;横向Sperling指数在车体前端改善率较高,为11.05%。     

基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统半主动控制

将磁流变阻尼器应用于履带车辆的悬挂系统中,研究了磁流变阻尼器在不同电流下的力学特性和耗能特性。建立了履带车辆二自由度车体振动模型,提出了基于线性二次型(LQR)最优控制理论的半主动控制算法。对典型沙土路面激励下履带车辆悬挂系统的半主动控制效果进行了仿真,与被动及开关控制的减振效果进行比较,得出了车体振动加速度、线位移、角加速度和角位移的响应曲线。结果表明,该控制算法对基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统有着很好的控制效果。     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

磁流变阻尼器等效线性阻尼系数计算

基于修正的Bouc_Wen模型分析了磁流变阻尼器的性能,并计算了其等效线性阻尼系数;基于修正的Bouc_Wen模型的仿真数据,通过曲线拟合回归分析方法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与控制电压以及磁流变阻尼器运动振幅之间的关系模型,并验证了模型精度。研究结果显示,等效线性阻尼系数模型具有较高的精度,相对误差低于1%;对于应用强非线性磁流变阻尼器的振动系统,在给定频率下,利用等效线性阻尼系数模型可以有效提高系统振动及稳定性分析的计算效率。该研究为磁流变阻尼器的控制应用提供了理论依据。     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统振动特性与控制的再研究

对先前提出的理论分析模型进行适当改进，用新模型对支承在磁流变液阻尼器上的单盘悬臂柔性转子系统的振动特性和控制技术进行再研究。研究表明，随着磁流变液阻尼器的库仑阻尼力的增大，系统在无阻尼临界转速处振幅明显下降，但在两阶临界转速之间的一定转速区振幅增加；同时，随着库仑阻尼力的增加，阻尼器轴承处的振幅在几乎所有转速时都被减小，甚至在某些转速区间该轴承被“锁住”，而且轴承能够振动的区间越来越窄。这说明转子系统从一个弹性支承系统逐步转化为一个准刚性支承系统，阻尼器支承的有效刚度越来越大，使得一阶有阻尼临界转速逐渐提高，并逐渐接近刚支临界转速。根据这些特性，提出通过开关控制抑止转子通过两阶临界转速过程中的振动，并使转子振幅在全转速区达到最小。仿真结果表明，系统能平稳通过两阶临界转速。     

自适应磁流变悬架半主动控制研究

针对目前应用于汽车悬架系统的磁流变减振器工作时需要外部电源和控制设备的问题,设计了一种新型磁流变减振器,该减振器在无需外部电源和控制设备的条件下实现了对振动的自适应控制。研究了该减振器的结构特征和电能收集理论模型,并进行了模拟仿真。利用该减振器构建了无需外部电源和控制设备的汽车自适应磁流变悬架半主动控制系统,在1/4悬架实验台上进行了实验研究,实验结果表明,该控制系统是可行的,明显提高了汽车行驶的平顺性。     

磁悬浮振源测试技术

构建了磁悬浮球系统模型,通过实测磁悬浮球受力参数推导了磁悬浮球动力学方程,该方程与质量-弹簧系统的动力学方程都可实现振动测量.利用磁悬浮振动测试系统测得受振体的振动并利用最小二乘拟合法得到最大振动强度的方向,由此得到振源的方向.通过两组磁悬浮振动测试系统得到振源的位置,推导了平面振源的二维坐标表达式.试验表明,磁悬浮振源测试系统的二维振源测试结果与实际振源位置相吻合.最后,推导了立体空间振源的三维坐标表达式.     

挤压式磁流变体减振器阻尼力的分析

在分析了挤压式磁流变体(MR)减振器工作原理的基础上,通过磁路计算,推导出挤压式MR减振器的阻尼力计算公式。测量了该纳米级铁磁流体在零磁场下粘度。以纳米级铁磁流体为例,分别计算出该减振器在设定条件下的阻力-位移、阻力-速度变化规律。并讨论位移、速度、加速度和励磁线圈电流对阻尼力的综合影响。为挤压式MR减振器的进一步研究提供了理论依据。     

磁悬浮振源测度技术

构建了磁悬浮球系统模型,通过实测磁悬浮球受力参数推导了磁悬浮球动力学方程,该 方程与质量 弹簧系统的动力学方程都可实现振动测量。利用磁悬浮振动测试系统测得受 振体的振动并利用最小二乘拟合法得到最大振动强度的方向,由此得到振源的方向。通过两 组磁悬浮振动测试系统得到振源的位置,推导了平面振源的二维坐标表达式。试验表明,磁 悬浮振源测试系统的二维振源测试结果与实际振源位置相吻合。最后,推导了立体空间振 源的三维坐标表达式。     

高速机车悬架系统磁流变阻尼器试验建模与半主动控制

针对磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统,设计并制作了一个剪切阀式磁流变阻尼器,在液压伺服试验机上对磁流变阻尼器的阻尼特性进行了试验研究;提出了一种修正的Bouc-Wen模型,并用优化方法确定了模型的参数:建立了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统模型,运用中心流形定理分析了半主动悬架系统的稳定性;提出了一种半主动控制策略,仿真验证了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统的有效性。     

船舶设备半主动单层隔振系统传递特性分析

为了提高船舶动力设备单层隔振系统的隔振性能,研究半主动磁流变(magnetorheological,简称MR)阻尼器和基础质量对系统传递特性的影响规律,采用通过试验验证的改进的Bingham模型描述MR阻尼器的力学特性,建立考虑基础质量影响的二自由度无约束隔振系统的动力学模型。通过平均法得到了隔振系统主共振时的解析解,并通过数值方法验证了理论解的正确性。以力传递率为评价指标,研究了半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。结果表明:基础质量增加可降低系统的固有频率及隔振区域的减振效果;MR阻尼器控制力和零力速度的增加可提升隔振性能;MR阻尼器的阻尼增加可提高共振区域的隔振效果,但降低了隔振区域的隔振效果。     

Vibration control of a structure using Magneto-Rheological grease damper

This paper describes an application study of Magneto-Rheological (MR) grease damper to a structure with three stories. MR fluid is known as one of successful smart materials whose rheological properties can be varied by magnetic field strength, and has been applied to various kinds of device such as dampers, clutches, engine mounts, etc. However, ferromagnetic particles dispersed in MR fluid settle out of the suspension after a certain interval due to the density difference between the particles and their career fluid. To overcome this defect, we have developed a new type of controllable working fluid using grease as the career of magnetic particles. Network of thickener in grease is expected to hold the magnetic particles and prevent them from settled down. No or little sedimentation was observed in MR grease whose characteristics could be controlled by the magnetic field strength. MR grease was introduced into a cylindrical damper and its performance was studied. As a result, it was confirmed that the damping force of MR grease damper could be controlled by the applied electric current to the coil in the cylinder of damper. Furthermore, vibration response of a three-story model structure equipped with MR grease damper was investigated experimentally, and it was shown that MR grease damper worked effectively as a semi-active damper.