发动机磁流变悬置模糊控制研究

在宽频范围内对发动机振动进行积极隔振,对提高汽车舒适性具有重要意义.根据设计的流动模式磁流变悬置,建立磁流变悬置简化力学模型,推导了可控阻尼力表达式.建立发动机磁流变悬置系统六自由度模型,以快速消除发动机悬置点的振动为目标,设计了模糊控制器,仿真研究了模糊控制器设计的有效性.研究结果表明:磁流变悬置较被动液压悬置具有更好的宽频隔振效果,发动机转速对应的二阶主频振动峰值明显减小,力传递率控制在20％以内,模糊控制有效隔绝了发动机振动.     

汽车发动机磁流变悬置动特性及PID控制研究

针对发动机悬置怠速工况下的隔振问题,结合磁流变液体的流变特性,在已有磁流变发动机悬置的基础上改进了悬置结构,设计了带有多个惯性通道的磁流变半主动悬置,建立其力学模型,推导动刚度和阻尼滞后角的表达式,应用软件编制程序对悬置动特性进行仿真,并用试验的方法验证了单惯性通道悬置模型的正确性;建立了考虑悬架等效刚度和等效阻尼的二自由度模型,借助于Matlab/Simulink仿真模块搭建其仿真模型,对该二自由度系统的PID控制进行了仿真分析。研究结果表明,磁流变悬置在PID控制作用下有一定的隔振效果,能够改善车辆平顺性。     

Fuzzy-PID切换控制在磁流变半主动悬置系统中的应用

建立了一种新型动力总成磁流变悬置的动力学模型,并对其进行动态特性试验。通过数值拟合方法对试验数据进行拟合,得到了电流与可控阻尼力的关系式,为磁流变悬置的控制应用提供了理论模型。考虑车辆悬架系统的等效刚度和阻尼,建立了磁流变半主动悬置系统模型。设计了磁流变半主动悬置Fuzzy-PID切换控制系统,对不同工况下磁流变半主动悬置系统的隔振特性进行了仿真研究,结果表明应用Fuzzy-PID切换控制的磁流变半主动悬置系统具有良好的隔振效果。     

基于无量纲分析的磁流变隔振器阻尼参数优化

针对被动隔振器件不能自适应调整自身参数以及大型工程隔振项目实物研究成本高且难以实现的缺点,提出了采用无量纲的磁流变隔振器阻尼参数优化的方法。从无量纲的角度对隔振系统进行优化建模。在降低力传递率的同时,兼顾振动位移和加速度,根据隔振系统的动态响应特性对多目标问题进行全局寻优,求得磁流变隔振器的最佳阻尼及其驱动电流。对多频多振幅激励作用下的磁流变隔振器进行阻尼优化仿真,结果表明,优化后的振动加速度有效值减少31.41%,传递到地基上的力有效值减少58.75%。根据无量纲相似理论搭建小尺度台架进行试验,试验表明阻尼参数优化后的振动加速度和传递到地基上的力均得到明显降低。通过仿真和台架试验的相互验证表明了无量纲化参数优化方法的有效性和可行性。     

汽车发动机磁流变悬置动特性研究

针对某型号动力总成,基于阻尼可控、宽频隔振的思想,设计具有解耦膜、可控阻尼通道结构的磁流变悬置新型结构,使磁流变悬置在低频、大振幅时,具有高刚度大阻尼特性,高频、小振幅时,具有低刚度、小阻尼特性,同时悬置的高频动态硬化被有效抑制。采用键合图理论,根据磁流变悬置在不同激振条件下的实际工作状态,建立分段式动态特性集总参数模型,利用键合图理论推导了磁流变悬置的状态方程,并对磁流变悬置的动特性进行了仿真分析与试验验证。结果表明:在0~200 Hz频率范围内,该磁流变悬置具有良好的动态性能,能满足发动机的隔振需求,并论证了分段式磁流变悬置集总参数模型的有效性。     

空气弹簧液压悬置动特性及隔振特性研究

研究了具有可变刚度阻尼的发动机空气弹簧液压悬置的动特性和隔振特性。针对影响发动机空气弹簧液压悬置动特性的关键参数上液室等效体积刚度,采用理论和试验方法研究了上液室等效体积刚度的等效值,基于该等效值建立了空气弹簧液压悬置的理论模型,对空气腔开闭两种工况进行了空气弹簧液压悬置动特性的仿真和试验研究。搭建了发动机空气弹簧液压悬置系统试验台架,研究了台架各种激励频率下的空气弹簧液压悬置的隔振特性。结果表明:本研究采用的上液室等效体积刚度进行空气弹簧进行建模是正确、可行的,提高了空气弹簧建模效率和准确性;空气弹簧液压悬置在空气腔开启和关闭两种状态下,峰值动刚度增大幅值达78.5%,峰值阻尼角增大幅值达250%。台架试验表明:当台架激励频率小于25Hz时,悬置采用大刚度大阻尼;当台架激励频率大于等于25 Hz时,悬置采用小刚度小阻尼;悬置隔振率提升明显,不同频率下提升幅值达10%～67%。     

磁流变液悬置用于发动机隔振模糊控制

设计了一种基于圆盘挤压模式磁流变悬置,利用试验方法得出了不同激励频率条件下磁流变悬置的循环耗散功与励磁电流的关系.利用磁流变悬置,建立了发动机振动半主动控制的研究模型.提出了一种模糊控制方法,利用转速、加速度和动态拉压力传感器,借助美国国家仪器公司的数据采集和实时控制器,构建了发动机隔振模糊控制试验系统,并开展了怠速和常用工况条件下的发动机振动隔离控制试验研究.研究结果表明,与橡胶悬置相比,基于磁流变悬置的模糊控制系统,能够降低发动机动态激振力传递到支承,并且低转速条件下的振动隔离效果优于高转速条件下的.     

磁流变型发动机悬置低频动特性及参数分析

根据发动机磁流变型悬置的结构,建立了磁流变型悬置的力学模型和数学模型,应用MATLAB/SIMULINK对磁流变型悬置在低频激励下的动特性的影响进行研究。分析了电流强度和激励幅值、橡胶主簧等效面积、激励频率对磁流变悬置动特性的影响。分析结果表明:磁流变悬置较液压悬置在低频大振幅工况下能获得更大的阻尼和刚度。     

发动机半主动液力悬置动特性研究与开发

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立了力学模型和数学模型,进行了动特性仿真,从流体力学的角度分析了液力悬置的结构参数对其动态特性的影响.进行了液力悬置的台架试验,确定了惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律.由此设计开发了通道可调的惯性通道式液力悬置,从而在较宽频带内有效的达到了减振的目的.     

基于PAM和MRD的新型六维宽频隔振系统及其特性

提出了一种刚度阻尼解耦,且可调并能大幅降低支撑频率的基于PAM(气动肌肉)和MRD(磁流变阻尼器)的六维宽频隔振系统,推导了由弹性、阻尼作用空间到支撑平台笛卡尔六维空间的雅可比矩阵,获得了系统的惯性、刚度及阻尼矩阵,在此基础上,建立了系统振动方程,分析了系统的解耦特性、支撑频率的可降特性以及宽频隔振原理,讨论了弹性阻尼元件的参数计算方法。该成果可为车载/舰载/机载精密设备的六维宽频隔振提供理论参考。     

一种新型的磁流变阻尼器及其在半主动控制车辆悬架中的应用研究

研制了一种新型的磁流变阻尼器 ,进行了阻尼器的阻尼特性试验。在性能试验的基础上 ,提出了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性滞回模型。采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制 ,提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案 ,给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果 ,可以有效地提高车辆的乘坐舒适性 ,具有良好的应用前景。     

力隔振试验系统的结构设计和性能分析

力隔振试验系统是力隔振研究中最基本和必需的装备,从机理和传感器设置等方面都有别于现有的振动台.针对半主动力隔振研究的要求,研制了适用于单、双层力隔振控制的试验台和测量系统.设计并建立基于同步振动原理的机械机构和传感器体系;推导双电动机同步振动激励力的数学表达式;确定力传递率的测量理论和方法,并构建基于PC的传递率测量的软、硬件系统;分别测量单、双层力隔振试验台的无阻尼传递率,以及应用Lord公司RD-1005-3磁流变阻尼器后的小阻尼力和大阻尼力条件下的力传递率.试验结果表明,力隔振试验台的无阻尼传递率与理论传递率相吻合,而由于磁流变阻尼器的强非线性,小阻尼力和大阻尼力传递率和理论值相比具有明显的特异性.     

车用磁流变减振器的研制

针对车用磁流变减振器现存的阻尼特性不理想、油封易磨损泄漏、磁流变液静置沉降以及磁路结构不尽合理等主要问题,提出了加装单向滑阀、组合密封器、静置稳定装置和多级磁路式电磁活塞等改进措施。以Passat B5轿车前悬架减振器作为设计对象,对磁流变减振器的电磁磁路和液压结构进行了改进设计,最后通过各项性能试验得到了较为满意的结果,表明了双筒滑阀式磁流变减振器的可行性和有效性。     

MODELLING OF A NEW TYPE MR DAMPER

Applying the rule of laminar flow in the gap between two parallel disks, the theoretical model of a new type MR damper is established, the damping characteristic and structural characteristic of the MR damper are analyzed. Experimental results show that the model can reflect the fundamental characteristics of the disk-gap MR damper.     

DESIGN METHOD OF MAGNETORHEOLOGICAL FLUID SHOCK ABSORBER FOR CAR SUSPENSION

The Bingham constitutive model, which is previously used in depiction of magnetorheological （MR） fluids rheological behaviors for design devices, exhibits discontinuous characteristics in representation of pre-yield behaviors and post-yield behaviors. A Biviscous constitutive model is presented to depict rheological behaviors of MR fluids and design automotive shock absorber. Quasi-static flow equations of MR fluids in annular channels are set theoretically up based on Navier-Stokes equations and several rational simplifications are made. And both flow boundary conditions and flow compatibilities conditions are established. Meantime, analytical velocity profiles of MR fluids though annular channels are obtained via solution of the quasi-static flow equations using Biviscous constitutive model. The prediction methodology of damping force offered by MR fluid shock absorber is formulated and damping performances are predicated in order to determine design parameters. MR fluid shock absorber for Mazda 323 car suspension is designed and fabricated in Chongqing University, China. Measurements from sinusoidal displacement cycle by Shanchuan Shock Absorber Ltd. of China North Industry Corporation reveal that the analytical methodology and design theory are reasonable.     

基于性能最优的磁流变阻尼器励磁线圈缠绕方法研究

双线圈活塞式磁流变阻尼器是一种通过励磁线圈产生磁场,以控制输出阻尼力的器件,其励磁线圈的缠绕方法直接影响磁流变阻尼器磁场分布和动态响应时间。在磁流变阻尼器性能模型的研究基础上,以阻尼动力和动态性能为最优目标,分析了两励磁线圈多种缠绕方法对阻尼间隙的磁场分布和控制电路的响应时间的影响,综合考虑了外界控制电路的电流负担和电能损耗,获得了励磁线圈采用反向串联的最优缠绕方法。研究结果为磁流变阻尼器的结构设计和参数优化提供了参考依据。     

基于有限元仿真的磁流变阻尼器性能研究

对双线圈活塞式磁流变阻尼器结构和工作原理进行分析,应用ANSYS软件对阻尼器磁场有限元仿真,证明励磁线圈电流异向时磁场的利用效率更高,并且建立电流异向时阻尼间隙磁感应强度和电流的函数表达式,结合阻尼力模型和磁流变液的材料特性,得出阻尼力关于电流值和活塞运动速度的理论关系。通过阻尼器台架试验,对理论关系进行验证,结果表明:理论值准确的描述了阻尼力变化规律。为磁流变阻尼器设计及改进提供方法。     

车辆动力总成悬置系统参数识别

精确识别车辆动力总成不平衡力以及惯性参数,是对车辆发动机振动进行主动隔离的基础.根据发动机不平衡力只与发动机内部结构以及转速相关的特性,提出一种利用磁流变减振器阻尼参数的可控性,通过测试不同阻尼环境下的各悬置加速度和支座反力,进而识别发动机惯性参数以及不平衡力的新方法.该方法在应用于车辆动力总成悬置系统参数识别时,对比...     

Friction behavior of magnetorheological fluids with different material types and magnetic field strength

Magnetorheological (MR) fluid is a type of a smart material that can control its mechanical properties under a magnetic field. Iron particles in MR fluid form chain structures in the direction of an applied magnetic field, which is known as MR effect, resulting in variation of stiffness, shear modulus, damping and tribological characteristics of MR fluid. As MR effect depends on the density of particles in the fluid or the strength of a magnetic field, the experiments are conducted to evaluate the friction property under reciprocating motion by changing the types of MR fluid and the strength of a magnetic field. The material of aluminum, brass, and steel are chosen for specimen as they are the most common material in mechanical applications. The surfaces of specimen are also observed by optical microscope before and after experiments to compare the surfaces with test conditions. The comparing results show that the friction coefficient increases as the strength of a magnetic field increases in regardless of types of MR fluid or the material. Also the density of particle in MR fluid affects the friction characteristic. The results from this research can be used to improve the performance of mechanical applications using MR fluid.