磁流变减振装置的自回归双谱分析

研制了磁流变减振器,它由可控减振装置、信号检测器、计算机磁流变阻尼器动态分析软件等组成.当零均值、非高斯的白噪声干扰装置时,利用采样实验数据建立自回归模型(AR模型).双谱是信号处理中一种新的、功能强的技术,它可以描述系统的非线性耦合,抑制高斯噪声和保留相位信息.这里用AR双谱研究磁流变振动装置的动态特性.研究表明,用AR双谱分析磁流变减振器是可行的,有效的.     

基于磁流变液阻尼减振器的建筑结构半主动控制研究

基于相似理论，制作了某3层建筑结构的相似结构，建立了一个4自由度的振动系统；根据结构的振动特性对磁流变液阻尼减振器进行了优化设计，求得了磁流变液阻尼减振器的质量、阻尼系数及刚度；设计一套用于建筑结构的半主动振动控制测试系统，对磁流变液阻尼减振器的减振效果进行了试验研究，在同时考虑结构固有频率以及外界磁场强度的情况下，安装磁流变液阻尼减振器能使结构的振幅明显减小，整个振动过程较为稳定，验证了磁流变液阻尼减振器的减振效果。     

一种剪切式磁流变车削减振器的设计与减振试验

将智能材料——磁流变液应用于外圆车削振动控制的研究中。针对普通CA6140车床的结构,通过结构设计、磁路设计研制了一种剪切模式的磁流变车削减振器。建立了基于磁流变减振器的车削系统动力学模型,并通过仿真验证了减振效果。利用有限元法对减振器的磁路进行了优化,优化后磁路面积相对初始设计减小24%,使减振器结构更紧凑,且磁场在非磁流变区域的损耗减小,从而提高了减振器的工作效率。建立外圆车削减振试验系统来对磁流变减振器的减振效果进行试验研究,结果表明减振器可以对车削振动进行有效地控制。     

磁流变减振器变阻尼特性对车辆平顺性的影响

对盘形缝隙磁流变减振器阻尼特性进行理论分析和实验研究后,得出该减振器阻尼特性、磁感应强度与活塞运动速度之间的关系式。在不实施控制策略的前提下,利用2自由度悬挂系统分析了磁流变减振器阻尼特性变化对车体垂直振动加速度均方响应和动行程均方响应的影响,指出活塞在高速运动时难以对磁流变减振器进行变阻尼控制的原因,同时得出磁流变减振器阻尼特性随活塞运动而变化的特性对悬挂系统的影响,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的实际应用提供了有价值的理论依据和实验结果。     

基于修正Backlash滞环的磁流变减振器建模

针对磁流变减振器在半主动控制应用中的非线性建模问题,借鉴电磁学中描述磁滞现象的方法,引入动态Backlash like模型描述阻尼力-速度特性中的滞回现象,兼顾磁流变减振器在不同电流及不同频率时的动特性,利用Sigmoid函数修正Backlash滞环,并考虑磁流变液屈服后黏性及充气压力作用,并联一个弹簧-阻尼系统,从而提出一种修正Backlash滞环的参数化模型.在试验台架上对自制的磁流变减振器进行不同电流和频率下的动特性试验,用试验数据对模型参数进行辨识,并验证了该模型的预测性能,预测误差小于10%～15%.该模型结构简单,能较精确地描述和预测磁流变减振器动特性,具有良好的实用价值.     

磁流变液减振器的多目标优化与设计

磁流变液减振器由于其结构简单、可靠性高、稳定性好、减振效果出色等优点,成为了当今国内外学者和生产商研究和开发的热点。磁流变液是磁流变液减振器的核心元件,通过改变外加磁场,可以可逆、连续、快速的调节其粘度。磁流变液减振器在车辆的半主动悬架系统中起着关键性的作用,为了能让车辆快速、平稳的行驶,磁流变减振器需要具备良好的动力学籽陛、低功耗特性以及良好的系统响应,但目前绝大多数的研究与设计仅仅是以其中某一项为目标进行优化,优化出来的磁流变液减振器很难满足综合性能要求。此项目从多目标的角度出发,通过遗传算法计算其结构参数,设计出适用于实际车型应用、满足综合性能的磁流变减振器。     

基于磁流变弹性体的坦克陀螺仪组减振器设计

坦克战时所处的复杂振动环境会造成稳定器陀螺仪组测量精度下降,进而影响射击精度。从陀螺仪组减振需求和安装空间要求出发,介绍一种基于压缩工作模式的磁流变弹性体减振器设计方法,并通过有限元仿真软件对减振器磁路设计合理性进行分析。制备天然橡胶基和顺丁橡胶基磁流变弹性体样品,并利用磁强计对振动样品进行测试,比较了不同硫化磁场强度对磁流变弹性体样品性能的影响。对该减振器进行的振动试验结果表明,采用不同橡胶基体得到的磁流变弹性体减振器均具有刚度可变的特性,仿真中作随机振动时也有较好的减振效果。     

磁流变悬架灰预测模糊控制仿真与试验研究

为改善磁流变悬架系统的减振效果,对某自研磁流变减振器阻尼力可控特性及其时频响应特性进行了台架试验,结合灰色预测理论与传统模糊控制,提出灰预测模糊控制策略并应用于磁流变悬架控制系统.为验证该方法的有效性,分别对天棚控制、传统模糊控制及灰预测模糊控制进行了仿真与试验对比研究.结果表明该磁流变减振器阻尼力可控效果显著且响应快、频带宽;仿真和试验均显示灰预测模糊控制对幅值的抑制效果较好,响应时间优于传统模糊控制但不及天棚控制.     

预紧量与振动量级对金属橡胶减振器振动特性影响研究

通过随机激励下金属橡胶减振器减振机理深入研究,在线性随机振动理论基础上结合金属橡胶非线性力学特性,推导金属橡胶减振系统均方根加速度响应近似求解公式。对金属橡胶减振器进行正弦扫频及随机振动试验,研究预紧量与振动量级对金属橡胶减振器振动特性影响,并将理论计算与试验结果比较研究,分析误差产生原因、确定公式适用范围。     

金属橡胶消极减振系统复杂响应特性研究

对金属橡胶非线性消极减振系统的复杂响应特性进行了研究,基于减振器的双折线本构关系对隔振器的迟滞恢复力进行了线性等效,推导了减振系统的状态方程;对减振器进行了动态加载实验,利用实验数据识别得到了减振器的实际物理参数;利用辨识得到的有量纲的物理参数对系统进行数值仿真,绘制了系统随激励幅值和频率变化的分岔图,确定了系统产生混沌振动的参数区间,分析了金属橡胶减振系统的单频输入多频甚至宽频输出的复杂响应特性,并通过振动实验进行了验证。     

汽车磁流变阻尼器的设计与试验研究

根据Bingham塑性流体模型,提出了混合工作模式的磁流变阻尼器的设计原理,按照长安微型汽车的技术要求,设计和制作了汽车磁流变阻尼器,并对此进行了实验测试。实验结果表明：所提出的设计原理是可行的,对设计特殊阻尼特性的磁流变阻尼器有一定的指导意义。     

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架控制研究

研究了1/4车辆模型的半主动控制问题,采用一种改进的Bingham模型来描述磁流变阻尼力,研究了系统参数在共振域附近对振幅的影响,最后对比了采用该模型的磁流变阻尼器的被动控制、半主动开关控制以及采用传统阻尼器的被动控制在频域上的隔振效果,结果表明半主动非线性开关控制弥补了非线性被动控制的不足,使得系统在共振区和高频区上都有较好的隔振效果。     

采用磁流变阻尼器的汽车悬架系统的杂交建模

利用线性回归方法,对磁流变阻尼器阻尼力与速度、加速度间的函数关系作了线性与非线性的区分,采用神经网络对非线性部分进行建模,并结合线性部分构建了磁流变阻尼器的模型。在此基础上,融合汽车悬架的先验知识模型,建立了采用磁流变阻尼器的4自由度1/2车辆半主动悬架系统的杂交模型。最后利用SANTANA 2000型轿车的参数进行仿真,并与基于磁流变阻尼器非线性滞回模型的建模方法作了比较,结果表明:杂交建模方式结构简单、计算量小、模型准确、便于进行系统主要动力学特性的分析。     

多级蜿蜒磁路式磁流变阻尼器的设计与分析

为了改善磁流变阻尼器的阻尼特性,设计了一种多级蜿蜒磁路式磁流变阻尼器。该磁流变阻尼器通过导磁环和阻磁环的堆叠来引导磁感线的走向,迫使磁感线数次穿过磁流变阻尼器的节流通道,提高了节流通道的利用效率。建立了考虑磁流变液非线性流动特性的数学模型,并通过有限元方法进行了磁路分析,进而对所设计的磁流变阻尼器的特性进行预测。将所设计的磁流变阻尼器的阻尼特性与具有相同体积的传统磁流变阻尼器进行了比较,包括可控阻尼力、等效阻尼和动态范围。结果显示在正弦激励速度为0.125m/s,并通入2.0A电流的情形下,所设计的磁流变阻尼器的最大可控阻尼力为11 000N,约为传统磁流变阻尼器的2.3倍。此外,所设计的磁流变阻尼器并没有使零场情形下的阻尼力增大。所设计的磁流变阻尼器具有优良的阻尼性能,适用于广泛的工程减振应用。     

基于系统识别理论的磁流变阻尼器模型

磁流变阻尼器(MR damper)是一种新型的半主动结构振动控制装置。只要给该阻尼器输入很小的能量,它就能在极短的时间内(毫秒级)产生很大的力。这种阻尼器的性能可通过一组非线性微分方程来描述,物理参数包括位移、电压和力。给阻尼器输入位移和电压,阻尼器能产生一定的力。基于系统识别理论,采用ARX模型和优化神经网络技术对磁流变阻尼器的性能进行了仿真。训练后的神经网络能分别通过前向模型和反向模型精确地预测磁流变阻尼器的力和电压。把这样的神经网络用于控制系统,还能实现结构的主动控制。     

基于自适应神经模糊的磁流变阻尼器非参数化建模

磁流变阻尼器具有很强的非线性特性,准确描述磁流变阻尼器输入、输出之间的非线性关系,对提高磁流变减振系统的控制精度,保持控制系统稳定性,具有重要意义。针对经典参数化建模存在的大量参数辨识和计算复杂问题,采用自适应神经模糊系统理论,根据磁流变阻尼器实验模型,建立了磁流变阻尼器非参数化模型。它包括两个自适应神经模糊子系统,分别对特定电压下,磁流变阻尼器输入、输出关系以及电压变化导致的阻尼力输出等级进行描述。研究表明：基于自适应神经模糊理论的磁流变阻尼器非参数化模型,能以很高的精度逼近磁流变阻尼器实验模型,真实反映磁流变阻尼器的非线性特性。由于非参数化模型的计算工作量大大减少,有利于实现磁流变减振系统的精确与快速控制。     

磁流变阻尼器用于直升机“地面共振”半主动抑制

磁流变阻尼器是一种半主动的阻尼装置,将其用作桨叶减摆器和起落架阻尼器是直升机“地面共振” 抑制的一项新措施。针对磁流变阻尼器的非线性特性,采用能量法得到了磁流变阻尼器的等效线性阻尼。建立了含磁流变阻尼器的机体平面二自由度和刚性桨叶的“地面共振”分析模型,得出了直升机“地面共振”的稳定性区域。分析计算表明,磁流变阻尼器能在不同情况下提供抑制“地面共振”所需要的阻尼,达到半主动抑制“地面共振”的目的。     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动相对控制

以磁流变阻尼器作为汽车悬架的阻尼器,采用一种改进的Bingham模型来描述磁流变阻尼力,分析比较了线性相对控制,非线性相对控制和基于相对控制的改进的次最优控制在汽车悬架半主动控制中的控制效果.研究结果表明,非线性相对控制的控制效果较单纯的线性相对控制要好,而基于相对控制的次最优控制在总体控制效果上要优于其它两种控制,证实了磁流变阻尼器应用于汽车半主动相对控制的可行性及优越性.     

考虑温度因素的磁流变减振器的优化设计与实验

磁流变(Magneto-rheological简称MR)减振器在运行过程中,会出现阻尼力随温度升高而下降的现象,为了在不同温度下都能输出足够的阻尼力,在结构设计时考虑温度因素至关重要。为此,本文引入了评价系数,对较高温度下MR减振器是否有能力能够输出足够的阻尼力进行衡量,并与MR减振器的最大阻尼力和动态范围作为优化目标。利用有限元方法获得了工作区域的磁感应强度,并采用响应面法建立二阶预测模型描述了磁感应强度与结构参数之间的非线性关系;结合非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA II)对MR减振器的进行了多目标优化设计,根据优化结果制造了磁流变减振器,并进行了试验测试,验证了设计方案的有效性。