磁流变液阻尼器Bingham-多项式力学模型研究

发布时间：2019-08-11 19:11

【摘要】：针对磁流变液的流变特性,分别以磁流变液的Bingham力学模型、多项式力学模型和Bingham-多项式力学模型为理论基础,建立磁流变液阻尼器的力学模型,并对三种力学模型进行参数辨识,得到准确的数学模型。搭建一套双通道负载模拟试验台,通过试验研究对比三种力学模型模拟结果和试验测试结果,评估三种力学模型的精度和Runge振荡现象。研究结果表明,Bingham力学模型具有结构简单、物理量意义明确和较强的工程实用性等优点,但缺点是模型精度较差;六阶以上多项式力学模型模拟精度较高,但是随着多项式阶数的升高,模拟曲线的Runge振荡现象也越来越严重,而且曲线有可能失真;提出的Bingham-多项式力学模型能够同时解决传统多项式力学模型中低阶曲线精度低和高阶曲线易振荡的问题,模型的模拟结果和试验测试结果吻合精度较高。研究结果可为磁流变液阻尼器在振动控制领域中力学模型的选择提供参考。
【图文】：

将此模型用于磁流变液阻尼器振动平台控制中，取得了良好效果[12]。结合式(1)，再根据Bingham力学模型，可以得到其输出阻尼力方程为00sgn()yFfxcxf(2)式中F——磁流变液阻尼器输出阻尼力(N)；fy——库仑阻尼力(N)，与磁场强度有关；c0——黏滞阻尼系数(N/(m/s))；x——阻尼器活塞或缸体运动速度(m/s)；f0——补偿器产生的力，可忽略。可见，磁流变液阻尼器输出阻尼力主要由库仑阻尼力和黏滞阻尼力组成。2试验数据获取及参数辨识本文搭建一套双通道负载模拟试验台作为试验装置，其原理如图1所示。将集成式伺服阀控伺服缸单元作为振动载荷加载通道，将磁流变液阻尼器作为被测通道，二者之间的活塞杆采用机械固连，并且安装了力传感器和位移传感器。试验采用dSPACE作为测控系统。为避免水平以及垂直安装误差产生的多余力矩，将阀控缸单元和磁流变液阻尼器垂直安装在四拉杆式框架中，，如图2所示。当阀控缸液压单元按照给定的振动载荷谱工作时，振动载荷将加载到磁流变液阻尼器上。图1磁流变液阻尼器性能测试系统试验原理图图2磁流变液阻尼器性能测试系统部分实物图正弦、阶跃和脉冲等信号均可以作为系统特性测试的加载信号，本文以正弦信号作为激励进行测试。试验测得正弦信号的幅值、频率及控制电流不同时的阻尼器示功响应曲线，以此作为辨识数据，辨识得到阻尼器的三种力学模型。然后，根据辨识得到的数学模型进行拟合仿真，将其与试验示功响应曲线进行对比，以评估模型的预测精度。试验测得及仿真得到的磁流变液阻尼器“阻尼力F-活塞位移s”曲线和“阻尼力F-活塞速度v”曲线如图3所示。

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本文编号：2525470