矿物油基磁流变液传动系统速度控制技术研究

发布时间：2017-07-06 17:27

  本文关键词：矿物油基磁流变液传动系统速度控制技术研究

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【摘要】：磁流变液(Magnetorheological fluid,MRF)是新型智能材料的重要分支之一,在磁场作用下有明显的流变特性。当无外加磁场时,磁流变液表现为牛顿流体状态;当有外加磁场作用时,其内部的磁性颗粒会在几毫秒内沿磁场方向排列成链,呈现出类固体状态。由于这种转变是迅速、可控、可逆的,因此磁流变液在很多领域得到了广泛应用。针对目前磁流变液及其传动技术中存在的问题,本文将从以下几个方面进行研究:(1)介绍了制备磁流变液所需的实验材料及仪器;优化磁流变液制备工艺,探索了一种简单、高效的传动用磁流变液制备方法;采用优化的制备工艺制备了两组磁流变液样本,研究不同载液和添加剂对磁流变液传动性能的影响;实验结果表明:矿物基磁流变液的传动性能优于硅油基磁流变液,磁流变液样本MRF-24(添加剂:TM-618 3.5%和有机膨润土3%)具有最好的传动性能。(2)设计了一种圆盘式磁流变液传动装置,对设计的传动装置进行了磁路分析与仿真,并在磁感应强度测试实验台上对传动装置的磁路设计进行了实验验证;搭建了磁流变液传动装置性能测试实验台,开展了零磁场空载特性、电流-转矩特性、电流-转速特性、滑差转速特性、恒转矩特性、响应特性等实验。(3)阐述了磁流变液传动装置调速理论,设计了基于常规PID控制和自适应模糊PID控制的速度控制策略;在MATLAB/Simulink环境中建立了两种控制策略的仿真模型,仿真结果表明:自适应模糊PID控制器的控制效果优于常规PID控制器。(4)搭建了磁流变液传动系统速度控制实验台,对实验台的硬件和软件设计进行了详细介绍;开展了传动系统实验研究;研究结果表明:PC机LabVIEW平台可以通过USB接口实现对DP811A可编程电源的控制;常规PID控制和自适应模糊PID控制对磁流变液传动系统速度控制均有效果,可以完成调速启动和调速稳定性实验;自适应模糊PID控制的控制效果要优于常规PID控制。
【关键词】：矿物油基磁流变液 磁流变液传动 速度控制 自适应模糊PID控制
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB381
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• abstract7-18
• 变量注释表18-20
• 1 绪论20-32
• 1.1 课题来源及研究背景20-21
• 1.2 磁流变液传动技术及应用概述21-27
• 1.3 国内外研究现状27-30
• 1.4 研究中存在的问题30
• 1.5 主要研究内容30-31
• 1.6 本章小结31-32
• 2 磁流变液制备工艺优化及其传动性能研究32-43
• 2.1 引言32
• 2.2 实验材料及仪器32-34
• 2.3 实验方法34-37
• 2.4 结果与讨论37-41
• 2.5 本章小结41-43
• 3 磁流变液传动装置设计与分析43-59
• 3.1 引言43
• 3.2 磁流变液传动装置结构分析43-49
• 3.3 磁流变液传动装置的磁路分析与仿真49-53
• 3.4 磁流变液传动装置的性能测试53-58
• 3.5 本章小结58-59
• 4 磁流变液传动装置速度控制策略研究59-72
• 4.1 引言59
• 4.2 磁流变液传动装置调速理论59-60
• 4.3 常规PID控制研究60-61
• 4.4 自适应模糊PID控制研究61-67
• 4.5 仿真分析研究67-71
• 4.6 本章小结71-72
• 5 磁流变液传动系统速度控制实验研究72-89
• 5.1 引言72
• 5.2 实验台速度控制系统硬件设计72-77
• 5.3 实验台速度控制系统软件设计77-83
• 5.4 磁流变液传动系统实验研究83-88
• 5.5 本章小结88-89
• 6 结论与展望89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-97
• 作者简历97-98
• 学位论文数据集98

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本文编号：527182