磁流變減振系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、磁流變液體是近年來發(fā)展迅速的一種智能材料，在強磁場作用下能在瞬間（毫秒級）從自由流動的液體轉變?yōu)榘牍腆w，呈現可控的屈服強度，而且這種變化是可逆的。由磁流變阻尼器構成的磁流變減振系統(tǒng)具有阻尼力大、調節(jié)范圍寬、溫度適應性強、響應速度快、能耗低等特點，是理想的半主動減振系統(tǒng)。但由于磁流變阻尼器具有強的非線性阻尼特性，建立合適的動力學模型，使其既能適合于實時控制的需要，又能用于磁流變阻尼器的結構設計，是磁流變減振系統(tǒng)需要解決的一個關鍵技術；建立

2、實際有效的控制策略是磁流變減振系統(tǒng)的另一關鍵技術。 本文旨在對磁流變減振系統(tǒng)關鍵技術進行較為詳細的分析和研究。從磁流變液流變學特性和本構關系出發(fā)，通過磁流變阻尼器動力學分析、實驗及數據分析，建立磁流變阻尼器數學模型；從現代控制理論出發(fā)，建立適宜實際應用的 控制策略；通過自行設計的1／4車身實驗臺架和基于dSPACE的磁流變減振實驗測控系統(tǒng)，實驗驗證控制策略的有效性，為磁流變減振系統(tǒng)的實際應用提供可靠的理論依據和應用方法。

3、 本文的研究內容及結論主要體現在以下幾個方面： 1、分析了磁流變液特性，根據磁流變液的Bingham塑性流體特性，分別用軸對稱模型和平行平板流動模型，運用Navier-Stokes方程和磁流變液體的本構關系式，建立了磁流變阻尼器的阻尼力計算表達式。 2、根據電磁場理論用電磁場有限元分析方法對磁流變阻尼器磁場結構進行分析，仿真分析得到了磁流變阻尼器的磁感應強度分布圖，根據分布圖得到了阻尼間隙的平均磁感應強度，為校核

4、磁流變阻尼器磁路設計提供了依據。提出了磁流變阻尼器的阻尼頭結構和磁路設計方法，其結果為磁流變阻尼器的結構設計提供了較為有用的理論依據。 3、分析比較了磁流變阻尼器的數學模型，通過對自行設計的汽車用雙筒磁流變阻尼器動力學實驗和實驗數據分析，建立了雙筒磁流變阻尼器的數學模型，公式中各項與理論相對應，具有清晰的物理意義，各參數的物理量可以根據實驗數據確定，其表達形式易于實際控制器設計和磁流變阻尼器的結構設計。通過對不同電流、不同加速度

5、下磁流變阻尼器的動力學實驗，驗證了磁滯現象與加速度有關。 4、研究了磁流變減振系統(tǒng)的反饋控制及時滯對反饋控制的影響，提出了基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的控制策略、基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的模糊控制策略和基于加速度速度反饋的控制策略。仿真結果表明所提出的控制策略比傳統(tǒng)的Skyhook控制更有效，并且對比了幾種控制策略的優(yōu)越性。 5、對1／4車身磁流變半主動懸架控制實驗系統(tǒng)進行了設計，設計了基于脈寬調制控制的磁流變阻

6、尼器驅動電路，構造了基于dSPACE系統(tǒng)的磁流變半主動懸架實驗控制系統(tǒng)，在自行設計的1／4車身磁流變半主動懸架實驗臺上對所提出的二自由度懸架系統(tǒng)的半主動控制策略進行實驗，通過實驗數據分析驗證了所提出的控制策略的有效性和優(yōu)越性。 6、對汽車整車模型進行分析，建立了整車模型的動力學方程，提出了基于控制車身俯仰角和側傾角的整車模型控制策略。其基本思想是：在車身各個獨立懸架采用各自獨立的控制策略，同時對車身俯仰角和側傾角進行聯合控制。通