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基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统半主动控制

近年来,应用半主动控制悬架系统提高车辆的乘座舒适性和操纵稳定性的研究受到了学术界和工业界的广泛关注。半主动控制悬架系统的关键之一是可实时调节的阻尼器。实践证明,磁流变阻尼器具有结构简单、消耗功率小、抗污染和输出力大等优点,有可能在实际的半主动控制中得到应用。本文在对磁流变液体和磁流变阻尼器的研究基础上,以磁流变阻尼器作为半主动控制元件组成磁流变阻尼半主动悬架系统。运用理论分析、数值仿真和试验研究等方法对磁流变阻尼半主动悬架的动力学特性和半主动控制技术进行了研究。论文的主要贡献如下:通过测试磁流变液剪切应力与磁感强度、剪切应变速率、温度的变化规律,建立了能反映磁流变液剪切变稀现象的剪切应力与剪切应变速率的磁流变液模型。根据磁流变液模型,从理论上建立了能在较宽的电压内范围比较准确地预报磁流变阻尼器输出力的近似公式。通过对磁流变阻尼器的试验研究,分析和得出了磁流变阻尼器输出力呈现出非线性滞回和饱和特性。建立了磁流变阻尼器的等效刚度和等  (本文共189页) 本文目录 | 阅读全文>>

《振动工程学报》2002年01期
振动工程学报

基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究——建模与直接自适应控制

引 言随着人们对车辆乘坐舒适性要求的不断提高 ,悬架振动控制问题逐渐成为车辆动力学研究的重要内容。传统被动筒式减振器只具有阻尼力与速率的单值函数关系 ,粘度不可调节 ,且当速率增加时 ,由于流体温度升高 ,其粘度反而会降低。因此 ,被动悬架已远远不能满足要求。而半主动控制无需附加能源 ,具有控制律简单、能耗较低和容易实现的特点 ,正在成为一种颇有前景的悬架振动控制方式。但是 ,半主动机械式阻尼减振器通过调节节流孔的开口改变通流面积来调节阻尼系数 ,不易实现细微调节。磁流变液体具有表观粘度随剪切速率和外加场强的变化而变化的特性 ,根据这一性质得到的磁流变阻尼器能够作为悬架减振器进行隔振。在外加电场作用下 ,磁流变阻尼器的阻尼力可在几毫秒之内实现无级调节 ,与微机结合 ,能够实现悬架振动的在线半主动控制。1 磁流变阻尼及其特点磁流变液体是一种非牛顿流体 ,其剪切应力由液体的粘性和屈服应力两部分组成。通常 ,流变特性的改变表现为剪切应...  (本文共5页) 阅读全文>>

《西安工程科技学院学报》2003年01期
西安工程科技学院学报

基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究

车辆悬架按照其振动控制的方法一般分为被动、半主动、主动3个类型.主动悬架可以很好地提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性,但是由于其价格昂贵、能耗高、结构复杂、可靠性差,大大限制了主动悬架的推广.被动悬架系统减震器的阻尼特性不能根据路面状况和车辆运行状态进行实时的调节,因而控制效果有限.半主动悬架较之主动悬架,结构相对简单,能量消耗少,价格低廉,所以具有良好的应用前景.磁流变液是一种新型的智能材料,具有高强度、低粘度、滞回现象小、温度稳定性好、对通常在制造过程中引入的杂质不敏感等特点,使之成为制作建筑工程、机械等行业阻尼器及制动器的理想材料[1~4].由磁流变液制成的阻尼器构造简单、响应速度快、耐久性能好、阻尼力大且连续可调,是一种典型的可控流体阻尼器,适用于作为车辆悬架系统振动控制的执行器[5,6].1 磁流变液及磁流变阻尼器磁流变液在强磁场作用下可以在毫秒内由流动良好的牛顿流体变为具有一定剪切屈服强度的Bingham塑性体[2],...  (本文共4页) 阅读全文>>

《南京工业大学学报(自然科学版)》2002年01期
南京工业大学学报(自然科学版)

基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统模糊半主动控制

汽车行驶过程中 ,悬架系统应能够在多种路面输入状态下 ,不同的行驶状态下 (加速、减速、转弯、制动 )保证车辆舒适和安全。主动悬架是可以实现这一目的。但是 ,由于主动悬架系统的复杂性、高成本和高能耗 ,其实用性和广泛应用受到了极大的限制。基于仅通过调节装置而改变悬架系统阻尼的半主动悬架系统倍受关注。在半主动悬架系统中 ,应用机械多级可调阻尼器和连续可变阻尼器是最广泛使用的阻尼器[1,2 ] 。近年来 ,磁流变阻尼器受到学术界和工业界的广泛研究和关注。Dyke[3] 等人已进行了应用单个磁流变阻尼控制三层建筑的试验。由于磁流变阻尼是通过电流改变 ,产生磁场变化改变磁流变液体的特性而产生阻尼的。它根除了机械阀控制开口大小的机械响应滞后 ,其阻尼特性的改变响应快 (毫秒级范围 ) ,同时还具有仅需用较小的输入功率和阻尼特性对温度不敏感等优点[4 ,7] 。由于磁流变阻尼器的非线性和建模困难性 ,真正的精确模型需要进行大量的试验和建模工...  (本文共5页) 阅读全文>>

《机械科学与技术》2004年01期
机械科学与技术

一种新型的磁流变阻尼器及其在半主动控制车辆悬架中的应用研究

磁流变液 (MagnetorhelogicalFluid ,MRFluid) ,又称为磁致变液 ,是一种新型的智能材料 ,具有良好的动力学稳定性和温度稳定性 ,其流变特性不受制造及使用过程中杂质影响等优点。磁流变液目前在柔性机械卡具、机械人手臂、液压阀门、离合器、制动器、减振阻尼器、光学仪器的精密抛光以及航空航天等许多领域得到了广泛应用[1~ 3 ] 。由磁流变液制成的阻尼器构造简单、响应速度快、耐久性能好、阻尼力大且连续可调 ,是一种典型的可控流体阻尼器 ,适用于作为结构振动控制及车辆悬架系统振动控制的作动器[4,5] 。车辆主动悬架可提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性 ,但是由于其价格昂贵、能耗高、结构复杂、可靠性差[6] ,大大限制了主动悬架的推广。被动悬架减震器的阻尼特性不能根据路面状况和车辆运行状态进行实时的调节 ,因而控制效果有限。半主动悬架较之主动悬架 ,结构相对简单 ,能量消耗少 ,价格低廉 ,所以具有良好的应用前...  (本文共4页) 阅读全文>>

《振动工程学报》2002年03期
振动工程学报

基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究——间接自适应控制与实验

引 言车辆悬架是一个复杂的多自由度振动系统 ,行驶过程中路面的激扰、车身承受的载荷以及轮胎的状况等都是变化的 ,此外 ,半主动悬架的减振机构常常表现为非线性特性 ,因而悬架系统是典型的时变、非线性系统。对于这一难以建立精确数学模型的复杂系统 ,其逆模型也未知 ,因而无法根据期望的运动指标来估计或计算控制输入。文献 [1 ]提出神经网络直接自适应控制 ,但是直接自适应控制中神经控制器的反传误差比较粗略 ,不能很好地跟踪系统的误差。为了提高神经控制器反传误差接近系统输入误差的真实程度 ,本文设计了一类神经网络间接自适应控制器。神经模拟器除用来模拟真实系统外 ,还用以逼近控制器的反传误差 ,来增强控制精度和控制效果。悬架的低频响应特性和磁流变液体毫秒级的快响应 ,使神经网络的实现成为可能 ,本研究最后对悬架装置进行了振动控制实验。1 神经网络间接自适应控制已经知道 ,非线性控制对象的模型未知或相当复杂 ,无法根据系统的理想响应 yd ...  (本文共5页) 阅读全文>>