基于微分几何的汽车半主动悬架解耦控制算法仿真

由于车辆各个车轮都受路面的激励,故车辆簧上质量的振动耦合了各个车轮引起的振动。为使车辆有效减振,建立了1/2汽车非线性模型。考虑到磁流变阻尼器控制的可实现性,磁流变阻尼器采用了一种磁滞多项式模型。利用微分几何的方法对该非线性模型进行解耦,经过解耦的非线性系统成为独立的互不干扰的线性子系统,且悬架簧上质量的振动不受路面激励的影响。设计了减振控制律,并根据控制律计算出磁流变阻尼器的控制电流,从而对解耦的线性系统进行减振。仿真结果表明,簧上质量振动的加速度大幅衰减,这说明该控制方法是有效的,且阻尼器采用磁滞多项式模型是可行的。

磁流变阻尼器磁滞补偿控制器设计

针对磁流变阻尼器内部铁磁材料所固有的磁滞非线性,根据反馈磁感应强度的磁滞补偿控制方法,设计了磁滞补偿控制器。以STM32F103ZET6单片机为控制核心,通过设计霍尔传感器的调理电路、脉宽调制(PWM)信号滤波电路、电压放大电路,以及实时化的比例—积分—微分(PID)控制算法和人机交互界面,实现了磁流变阻尼器磁滞补偿控制器的功能。通过实验验证了控制器在窗函数、阶梯函数和半正弦函数等三种不同输入电流条件下的磁滞补偿控制效果。实验结果表明:相比无磁滞补偿控制,在磁滞补偿控制器的作用下,磁流变阻尼器的阻尼通道磁场能较好地跟踪控制电流,验证了磁滞补偿控制器的有效性。

差动自感式磁流变阻尼器力学性能分析

针对目前半主动控制系统中磁流变阻尼器与传感器分离布置容易造成安装空间大、维护成本高、系统可靠性低等问题,设计一种集阻尼力可控及相对位移传感于一体的新型差动自感式磁流变阻尼器,并详细介绍了该阻尼器的工作原理及阻尼力学性能。采用Maxwell电磁场有限元分析软件对该阻尼器工作磁场进行有限元分析,得到工作磁场分布数据,利用MATLAB建立阻尼器设计试算模块,使设计参数的修正更便捷。通过Simulink建立磁流变阻尼器力学仿真系统,对所设计的阻尼器进行阻尼力力学性能仿真。相关结果表明:所设计的差动自感式磁流变阻尼器能够提供磁化磁流变液所需的磁场强度,通过阻尼器试算模块及力学仿真系统能够有效获得阻尼力参数值并能准确反映磁流变阻尼器的力学特性。

差动自感式磁流变阻尼器绕线缸体对磁场特性的影响分析

针对差动自感式磁流变阻尼器中的绕线缸体结构参数对阻尼器工作磁场和感应磁场的影响进行电磁场有限元仿真分析。通过横向对比由导磁材料和不导磁材料制成的绕线缸体应用不同结构参数所产生的磁场强度和感应电动势,得到材料参数、结构参数与磁场的关系。分析结果表明:随着缸体厚度增加,工作磁场强度最大值降低,但在导磁材料缸体中的平均磁场强度明显提高;绕线区深度增加会显著提高感应电动势幅值,但会显著降低最大磁场强度、削弱磁化能力。根据以上结论,可分别从满足磁化强度要求及满足感应电动势幅值需求两方面入手,优化差动自感式磁流变阻尼器绕线缸体结构参数,达到满足预期条件的目的。

差动自感式磁流变阻尼器感应特性及阻尼性能试验研究

介绍了一种新型差动自感式磁流变阻尼器(DSMRD)的工作原理及其感应特性,完成了DSMRD测试实验平台的搭建,同时对DSMRD进行了感应特性及阻尼性能实验分析。实验测试结果表明所设计的DSMRD能够输出差动位移感应信号,并能够调节磁流变液的磁化程度与产生动态变化的磁流变阻尼力。

新型磁流变阻尼器绕线缸体材料对磁场性能的影响(英文)

设计了一种新型差动自感式磁流变阻尼器(DSMRD),研究中发现该阻尼器中的绕线缸体在磁场中容易产生漏磁现象。基于此现象,建立了不同绕线缸体材料的DSMRD磁场仿真模型,对绕线缸体构成材料与漏磁之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明:导磁缸体较不导磁缸体具有更好的磁场吸附能力,且能产生更高的感应电动势;采用铝和不锈钢这两种不导磁材料制成的绕线缸体产生的磁场强度接近,并且产生的感应电动势也基本相同。因此可通过改变绕线缸体材料来达到优化DSMRD的自感磁场和阻尼磁场的目的。

基于磁流变阻尼器的半主动控制方法研究

磁流变阻尼器具有温度适应性强、响应快、能耗低等优点,它在振动控制领域的应用被广泛关注,但由于其内在的非线性滞回力学特性,实际应用中并未充分发挥其优点。对磁流变阻尼器的动力学模型进行讨论,并对各种控制方法进行比较分析。根据其非线性滞回特性,提出二阶微分方程模型,并采用非线性反馈方法对其进行非线性反馈线性化控制。结果表明:基于二阶微分方程的模型能更好地拟合磁流变阻尼器非线性滞回特性,采用该模型进行非线性反馈控制能得到较好的控制效果。

基于改进樽海鞘群算法的磁流变减摆控制优化

针对磁流变减摆控制参数整定方法效率低、耗时长、精度差问题,提出一种基于改进樽海鞘群算法(Modified Salp Swarm Algorithm,MSSA)的减摆控制优化方法。首先,针对领导者更新引入精英个体杂交变异策略,提高全局搜索能力;然后,对于跟随者更新采取自适应差分变异策略,加快优化效率;最后,以摆幅最小、摆振收敛时间最短为优化目标,将改进樽海鞘群算法应用于磁流变减摆控制参数整定。基于标准函数的性能测试表明,与樽海鞘群(Salp Swarm Algorithm,SSA)、高级萤火虫(Advanced Firefly Algorithm,AFA)、粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)相比,改进算法的收敛精度更高,优化效率更快,性能更稳定。优化仿真实验进一步表明,相较SSA,AFA,PSO,GA优化的减摆控制系统,该整定方法优化用时短,能够使机轮平均摆幅减少4.24%以上,并确保摆振在规定时间内收敛,减摆效果更优。

位移差动自感式磁流变阻尼器设计与试验

针对磁流变车辆半主动悬架减振系统中使用磁流变阻尼器与传感器分离布置易造成安装空间大、系统可靠性低、维护成本高以及传感器信号易受外部环境干扰等不足,设计了一种位移差动自感式磁流变阻尼器。该阻尼器活塞头凹槽内缠绕2层铜线圈,内层线圈为阻尼励磁线圈,通过控制阻尼励磁线圈输入电流就可控制输出阻尼力,实现阻尼力可控;外层线圈为产生感应电压信号所需感应激励线圈,当给感应激励线圈通入高频交流电励磁信号时,缠绕在绕线缸体上的两组感应线圈可分别感应出同频率的位移信号,并通过差动原理实现位移差动自感应。推导了位移差动自感应数学模型;搭建测试系统进行自感应特性测试及阻尼力学性能分析。试验结果表明:静态拉伸时阻尼器活塞位移与感应电压成线性关系;动态拉伸时,当振幅分别为5、10、15 mm时,能够产生幅值为0.3、0.6、0.9 V的感应电压,通过拟合可得到阻尼器活塞头位移与自感应电压成线性关系;给阻尼励磁线圈施加1 A直流电时,能产生360 N左右的可控阻尼力。