能量回馈型磁流变阻尼器研究

发布时间：2017-06-08 03:10

  本文关键词：能量回馈型磁流变阻尼器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着磁流变液技术的发展,磁流变阻尼器因其低能耗,输出力可控,工作温度范围广等优良特性在各行业得到了广泛的应用,因而,对于磁流变阻尼器的研究具有重要的现实意义。本文针对磁流变阻尼器工作时需要外接电源的特点,设计出一种能量回馈型磁流变阻尼器,在输出力可控的同时可实现振动能量的回收再用。首先,在文献调研的基础上,分模块设计能量回馈型磁流变阻尼器结构,按工作原理对各模块进行结构耦合,得到结构紧凑、输出可控阻尼力、具有能量回收功能的能量回馈型磁流变阻尼器；其次,通过参数分层处理归类出系统的无量纲设计参数,分别使用有限元方法和理论分析方法建立阻尼器模块和能量回收模块的磁场机理模型,通过比较验证机理模型的正确性,同时,使用有限元方法分析两模块间的隔磁性。在此磁路模型基础上得到能量回馈型磁流变阻尼器的性能模型,通过无量纲设计参数变化对于性能的影响分析获得设计参数的敏感度关系,为后续的优化提供参照；再次,使用遗传算法和Globalsearch算法对模型进行全局优化设计,针对阻尼器模块建立以主动性能为优化目标,主被动输出力为约束条件的优化函数；针对能量回收模块,建立以能量回收功率系数为优化目标,发电线圈尺寸为约束的优化函数。通过在设定范围内求解获得能量回馈型磁流变阻尼器的最优设计曲线；最后,将此能量回馈型磁流变阻尼器用于实际悬挂系统的减振控制。设计能量处理转化电路,结合sky-hook控制器实现较小能耗的减振控制结果。通过对不同频率正弦基础干扰下此悬挂系统的运动情况分析,说明系统可有效回收振动能量并能用于阻尼器模块的部分或全部供能,从而获得能耗较小的有效减振效果,为后续控制器的设计提供参照。
【关键词】：磁流变阻尼器 无量纲模型 优化模型 能量回馈
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 第1章 绪论16-28
• 1.1 课题研究背景16-18
• 1.1.1 磁流变液介绍16-17
• 1.1.2 磁流变液工作模式17-18
• 1.2 磁流变阻尼器研究综述18-25
• 1.2.1 磁流变阻尼器结构综述18-22
• 1.2.1.1 常规磁流变阻尼器18-20
• 1.2.1.2 能量回馈型磁流变阻尼器20-22
• 1.2.2 磁流变阻尼器优化综述22-23
• 1.2.3 研究现状总结23-24
• 1.2.4 应用前景24-25
• 1.3 研究意义及内容25-26
• 1.4 本章总结26-28
• 第2章 能量回馈型磁流变阻尼器磁场机理模型分析28-48
• 2.1 主体结构分析28-31
• 2.1.1 阻尼器模块29
• 2.1.2 能量回收模块29-30
• 2.1.3 耦合30-31
• 2.2 磁流变阻尼器模块电磁机理模型分析31-39
• 2.2.1 材料属性拟合31-32
• 2.2.2 磁流变阻尼器模块磁路理论分析32-35
• 2.2.2.1 线性拟合分析33-34
• 2.2.2.2 非线性拟合分析34-35
• 2.2.3 磁流变阻尼器模块磁路的有限元方法分析35-37
• 2.2.4 磁流变阻尼器模块磁路分析结果37-39
• 2.2.5 磁路改进的探讨39
• 2.3 能量回收模块电磁机理分析39-43
• 2.3.1 能量回收模块磁场理论分析40-41
• 2.3.2 能量回收模块有限元法分析41-42
• 2.3.3 分析结果比较42-43
• 2.4 隔磁性能分析43-47
• 2.5 本章小结47-48
• 第3章 能量回馈型磁流变阻尼器性能模型48-62
• 3.1 磁流变阻尼器模块性能模型48-55
• 3.1.1 磁流变阻尼器模块基础模型48-50
• 3.1.2 磁流变阻尼器模块无量纲模型50-51
• 3.1.3 磁流变阻尼器模块参数敏感度分析51-55
• 3.1.3.1 长径比φ_(LR)52
• 3.1.3.2 活塞边缘长度参数φ_(La)52-53
• 3.1.3.3 流道宽度参数φ_(ta)53-54
• 3.1.3.4 阻尼缸厚度参数φ_(th)54
• 3.1.3.5 线圈内径参数φ_(Rc)54-55
• 3.2 能量回收模块性能模型55-59
• 3.2.1 能量回收模块基础模型55-56
• 3.2.2 能量回收模块无量纲模型56
• 3.2.3 能量回收模块参数敏感度分析56-59
• 3.2.3.1 气隙参数φ_(gm)57
• 3.2.3.2 永磁体宽度参数φ_(rm)57-58
• 3.2.3.3 永磁体高度参数φ_(lm)58
• 3.2.3.4 外缸厚度参数φ_(δm)58-59
• 3.2.3.5 整体高度参数φ_(Dm)59
• 3.3 本章小结59-62
• 第4章 能量回馈型磁流变阻尼器优化设计62-74
• 4.1 优化方法介绍62-63
• 4.1.1 遗传算法62-63
• 4.1.2 Globalsearch函数63
• 4.2 磁流变阻尼器模块优化63-69
• 4.2.1 磁流变阻尼器模块优化要求63-64
• 4.2.2 磁流变阻尼器模块的优化建模64-65
• 4.2.2.1 目标函数确定64
• 4.2.2.2 优化变量的确定64
• 4.2.2.3 约束条件的确定64-65
• 4.2.3 磁流变阻尼器模块优化结果分析65-66
• 4.2.4 减振性能比较66-69
• 4.3 能量回收模块优化69-71
• 4.3.1 能量回收模块优化要求69
• 4.3.2 能量回收模块优化建模69-70
• 4.3.3 能量回收模块优化结果70-71
• 4.4 本章小结71-74
• 第5章 能量回馈型磁流变阻尼器系统分析74-88
• 5.1 能量转化效果分析74-76
• 5.2 能量回收处理电路76-84
• 5.2.1 原理说明76
• 5.2.2 基础电路分析76-83
• 5.2.2.1 限幅电路77-78
• 5.2.2.2 整流滤波电路78-79
• 5.2.2.3 Boost电路79-80
• 5.2.2.4 能量回收电路80-83
• 5.2.3 电路关键元件的分析83-84
• 5.2.3.1 电感对电路的影响83
• 5.2.3.2 超级电容对电路的影响83-84
• 5.3 能量回馈型磁流变阻尼器系统仿真84-86
• 5.4 本章小结86-88
• 第6章 总结与展望88-91
• 6.1 总结88-89
• 6.2 研究展望89-91
• 参考文献91-97
• 附录97-100
• 攻读硕士学位期间的成果100

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