新型电流变阻尼器结构设计及抗冲击特性研究

发布时间：2017-09-30 01:17

  本文关键词：新型电流变阻尼器结构设计及抗冲击特性研究

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【摘要】：实际所处的生产生活中,许多工程机械结构和系统都存在着冲击载荷,其瞬时短暂的作用时间和巨大的作用力,极易引起工程设备的振动,疲劳甚至破坏,从而降低工程设备的使用寿命。解决好因振动冲击载荷引起的种种问题意义重大。高性能电流变液作为一种新型智能材料,它能够在施加电场作用下,发生表观粘度的变化,这种转变过程耗时短,功耗小。因此,利用电流变液体这一特性设计的电流变阻尼器可以成为冲击缓冲的理想设备,这种器件结构简单、阻尼力可控、具有良好机电耦合特性。在研究中,提出将电流变阻尼器应用于冲击缓冲装置中,并对此进行了相应研究工作。(1)在分析原有电流变阻尼器在试验中产生种种问题的基础上以及分析阻尼器受力情况下,设计了一种新型长行程固定极板式电流变阻尼器,完成了基于Bingham粘弹模型的力学公式推导。完成新型电流变阻尼器关键构件的尺寸参数确定以及关键部件材料的选择。(2)分析验证了新型电流变阻尼器冲击缓冲系统的非线性、稳定性和可控性,并依据火炮后坐过程提出平台效应作为系统控制目标,基于Simulink环境以固定电压控制、PID控制、二维模糊控制为核心分别建立缓冲系统的控制模型,并进行了仿真分析。(3)基于新型电流变阻尼器搭建了dSAPCE实时仿真系统的冲击试验平台,利用冲击试验台架模拟产生冲击载荷,分别采用固定电压控制、PID控制和二维模糊控制三种控制加载方式对缓冲系统进行快速原型控制,从试验角度分析新型电流变阻尼器的冲击缓冲减振效果,结果表明二维模糊控制具有最佳减振控制效果,与仿真结果一致。
【关键词】：新型电流变阻尼器 冲击载荷 缓冲控制算法 冲击试验台架 模糊控制
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 电流变液及电流变技术简介7-11
• 1.1.1 电流变液及电流变效应7-8
• 1.1.2 电流变液性能及其评价标准8-11
• 1.2 电流变阻尼器及其它器件研究现状11-14
• 1.3 电流变阻尼器技术应用于冲击条件下课题背景及研究意义14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 2 新型电流变阻尼器力学模型推导及其结构设计17-37
• 2.1 长行程固定极板式电流变阻尼器设计思想及设计要点17-20
• 2.1.1 电流变阻尼器设计思想及要求17
• 2.1.2 电流变阻尼器冲击缓冲系统总体设计17-18
• 2.1.3 电流变阻尼器设计要点及电流变液的选取18-20
• 2.2 长行程固定极板式电流变阻尼器的工作原理20-22
• 2.3 长行程固定极板式电流变阻尼器的力学模型推导22-29
• 2.4 长行程固定极板式电流变阻尼器的结构设计29-37
• 2.4.1 新型电流变阻尼器可调系数分析30-32
• 2.4.2 电流变阻尼器重要元件材料的选取及其强度较核32-37
• 3 新型电流变阻尼器冲击缓冲系统分析37-40
• 3.1 电流变阻尼器冲击缓冲系统非线性分析37-38
• 3.2 电流变阻尼器冲击缓冲系统稳定性分析38-39
• 3.3 电流变阻尼器冲击缓冲系统可控性分析39-40
• 4 新型电流变阻尼器冲击缓冲系统控制算法仿真研究40-57
• 4.1 新型电流变阻尼器冲击缓冲系统控制目标设定40
• 4.2 新型电流变阻尼器冲击缓冲系统控制算法仿真研究40-55
• 4.2.1 固定电压下电场控制策略仿真41-46
• 4.2.2 PID/PI控制策略仿真46-50
• 4.2.3 模糊控制策略仿真50-55
• 4.3 三种控制算法仿真比较55-57
• 5 新型电流变阻尼器缓冲系统dSPACE实现及冲击试验57-84
• 5.1 冲击试验目的及冲击试验平台的搭建57-62
• 5.1.1 冲击试验目的57
• 5.1.2 冲击试验平台的搭建57-62
• 5.2 dSPACE半实物仿真系统简介62-65
• 5.2.1 dSPACE半实物仿真系统概述62
• 5.2.2 dSPACE开发流程62-64
• 5.2.3 基于Simulink和dSPACE平台电流变阻尼器控制系统方案设定64-65
• 5.3 冲击试验步骤65
• 5.4 冲击试验内容及结果分析65-79
• 5.5 四种控制加载方式分析及总结79-84
• 5.5.1 固定电压加载方式阻尼力分析比较79-80
• 5.5.2 四种控制加载方式分析80-82
• 5.5.3 四种控制加载方式总结82-84
• 6 总结和展望84-86
• 6.1 总结84
• 6.2 展望84-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 附录90

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