基于磁流变阻尼器的车辆座椅悬架半主动控制技术研究

发布时间：2020-10-29 13:32

　　 磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)是以磁流变液为工作介质,利用磁流变液的流变特性开发的新型阻尼器。这种阻尼器具有阻尼连续可调,较高的响应速度,较低的功耗以及相对简单的结构等优点,使得基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架成为研究热点。针对磁流变阻尼器建模困难、半主动座椅悬架控制复杂等问题,本文开展了如下几个方面的研究:(1)介绍了磁流变阻尼器的基本结构和工作原理,确定了磁流变阻尼器的工作模式、结构形式和关键尺寸参数,搭建了磁流变阻尼器力学性能测试平台,并对其力学性能进行实验测试,获取阻尼力与励磁电流、活塞运动速度以及活塞振幅的关系,利用获取的数据和改进BP神经网络建立了磁流变阻尼器的动力学模型。(2)介绍了减振系统的舒适性评价标准,以及半主动座椅悬架的减振原理。设计了基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架结构,根据其结构特点,建立了动力学模型。为了获取在不同振动状态下的最佳阻尼比,对其进行动力学特性分析,并通过半主动座椅悬架仿真模型验证了分析的正确性。(3)根据半主动座椅悬架振动控制的特点,设计了基于常规PID、果蝇优化PID粒子群优化PID、改进果蝇优化PID和基于粒子群改进果蝇优化PID控制器的控制策略,并对五种控制器的控制效果进行仿真分析。仿真结果表明:相比于常规PID、果蝇优化PID、粒子群优化PID和改进果蝇优化PID,基于粒子群改进果蝇优化PID控制器的响应速度更快,到达稳定状态的时间更短且无超调量,整个过程平稳且无随机跳跃,具有更好的动态响应特性。(4)搭建了基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架减振实验台,对实验台的硬件和软件设计进行了详细介绍;开展了电流控制实验、碰撞激励减振实验以及随机振动减振实验。实验结果表明:相比于常规PID、果蝇优化PID、粒子群优化PID和改进果蝇优化PID,基于粒子群改进果蝇优化PID控制器拥有更好的减振控制效果。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH703.62
【部分图文】：

器是一种以磁流变液作为工作介质而制造成的可控效应制造的磁流变阻尼器具有结构简单、响应迅速、优点，因而把它作为一种良好的半主动控制装置[14]。，使得基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架相比于其、可控性能好、响应迅速和适应能力强等优势。因此椅悬架半主动控制研究，对车辆驾驶室的减振研究究现状(Research Status at Home and Abroa概述一种能够通过磁场强度来控制的智能流体材料，是具要由具有分散相的磁性颗粒、连续相的基载液、添加性颗粒作为磁流变液的主要组成元素，主要提供流变流变器件工作的主要理论来源，基载液的作用是让磁加剂的效果是达到稳定剂、抗氧化剂、触变剂及润滑抗氧化性能和耐磨性能等。

是磁流变器件工作的主要理论来源，基载液的作用是让磁性颗粒形成均匀的悬浮液体，添加剂的效果是达到稳定剂、抗氧化剂、触变剂及润滑剂的作用，从而提高磁流变液的抗氧化性能和耐磨性能等。图 1-1 磁流变液的组成Figure 1-1 Composition of MRF磁流变液能够在极短的时间内迅速地以牛顿流体的特性转变为剪切屈服应力较高的黏磁滞塑性体，其流变特性随外加磁场的大小和频率具有显著和快速的变化，我们把这种现象称为磁流变效应，如图 1-2 所示。

液流变效应具有如下特点：没有外加磁场的条件下，磁流变液表现为流变特性良好的牛用下，磁流变液的粘度发生变化，由流动性良好的牛顿流体迅，这种粘度变化的现象是连续并且可逆的。微观角度看，当磁流变液受到磁场作用时，流体中存在的磁排列，这种行为发生迅速，一般为毫秒级。流变液的剪切屈服应力随外加磁场的增大而增大，当磁流变其剪切屈服应力稳定于一固定值，不再随外加磁场的增大而流变液工作时能耗低，在较弱的磁场下可产生较大的剪切屈调范围。流变液具有响应速度快、变化过程可逆、工作剪切屈服应力调磁流变液在航空航天、建筑、汽车制造、精密加工、机电工程应用，主要集中在磁流变液传动、制动、阻尼/减震、抛光和
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本文编号：2860968