馈能型磁流变减振器磁路设计与特性研究

为提高馈能型磁流变减振器的集成性,降低磁路互相干扰,提出了一种馈能式磁流变减振器结构。应用Maxwell软件建立馈能电机二维仿真模型,分析该结构的馈能特性;搭建减振器活塞1/2二维有限元模型,分析活塞结构参数对阻尼通道磁场的影响,并对活塞进行改进;开展了减振器特性试验。结果表明:改进结构馈能电压最大值为1.141 V,馈能电机对阻尼通道的磁感应强度影响仅为0.14%,影响极小;减振器的特性试验值与仿真值基本吻合,曲线圆润饱满,减振效果好。     

馈能式磁流变半主动座椅悬架特性研究

针对传统汽车座椅舒适性较差及半主动座椅耗能大的缺点,提出了1种基于压电结构的馈能式磁流变半主动座椅悬架的设想,分别建立了基于1/4车辆的三自由度座椅悬架模型和压电悬臂梁能量回收模型,通过试验得到磁流变座椅减振器的力特性曲线。对馈能特性进行仿真和试验,仿真结果表明,汽车行驶车速为60km/h时,单个压电悬臂梁的馈能功率为0.704 6W,总馈能功率为46.79 W,馈能效率为29.74%,试验结果表明,单个压电悬臂梁馈能功率为0.546 5 W,验证了馈能结构的可行性。     

汽车电动静液压主动悬架联合仿真研究

针对传统悬架的刚度和阻尼不能随汽车行驶状况变化而调节的弊端,将航空领域先进的电动静液压作动器(electro-hydrostatic actuator,EHA)技术应用于汽车悬架控制,设计了基于EHA的电动静液压新型主动悬架结构。与传统采用各类阀件的液压伺服车辆主动悬架相比,EHA主动悬架结构简单、可靠性高。利用AMEsim建立了二自由度EHA主动悬架模型,该模型主要由簧载质量、非簧载质量、路面输入、弹簧和EHA作动器构成。同时,利用Matlab/Simulink软件设计了EHA主动悬架地棚控制器和线性二次型(LQG)最优控制器。将AMEsim模型导入Matlab/Simulink中,开展了EHA主动悬架的地棚控制和LQG控制联合仿真研究。仿真结果表明,相比地棚控制,LQG控制效果较好,车身加速度降低26.2%,悬架动挠度降低19.8%,轮胎动载荷降低18.4%,很大程度上改善了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

高层建筑非线性地震反应的智能控制

本文研究高层建筑非线性地震反应的振动控制,采用MR阻粘器作为控制装置,设计了减小高层建筑非线性地震反应的半主动控制策略,提出了半主动H∞控制律.对20层受控建筑进行了非线性反应的数值仿真分析.分析结果表明,本文设计的半主动控制策略能有效地抑制高层建筑的非线性地震反应.     

基于臂式扭转型电磁主动悬架的力与位移复合控制研究

提出的基于臂式扭转型电磁主动悬架(In-Arm Tors iona l Ele ctroma gne tic Active S us pe ns ion,ITEAS)是一种结合阻尼力与附加位移装置的复合控制方法,可改善基于ITEAS系统的轮腿式机器人在轮行状态下的动力特性。介绍ITE AS系统的结构,并分析该系统的力控制和位移控制的工作原理。根据理论力学建立ITE AS系统受迫振动下的动力学模型,在MATLAB/S IMULINK中分别建立主动悬架力控制、位移控制和复合控制下的仿真模型,并以被动悬架模型作为参考。结果表明,结合阻尼力与外部位移的复合控制,可以在减小车身加速度的同时弥补动挠度增大的不良效果,从而提升车体的减振效果。     

巨型框架多功能减振结构脉动风振反应的线性最优半主动控制

根据线性最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,导出了修正Riccati方程。由此利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明该结构体系的半主动控制比被动控制能更显著地减小主、次框架的振动加速度,能更有效地降低主框架的振动位移。     

巨型框架多功能减振结构脉动风振反应的瞬时最优半主动控制

根据瞬时最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,并利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明磁流体阻尼器控制结构的半主动控制能显著减小主次框架的振动加速度,能有效地降低主框架的振动位移,其控制效果优于被动控制。     

可变刚度和阻尼的半主动悬架系统建模及性能仿真

在野外作业工程车二自由度悬架模型的基础上,采用一种新型的悬架模型为研究对象,通过调节模型中的阻尼来实现悬架刚度和阻尼的同时可调。建立了采用5种不同开关阻尼控制方法的半主动悬架模型,以及被动悬架和主动悬架模型,分别以正弦输入和白噪声输入作为路面输入激励,在MATLAB中建模并仿真。仿真结果在幅频响应和时频响应特性两个方面都优于被动悬架,与主动悬架控制效果相近,得出开关阻尼控制方法能有效地改善车辆平顺性的结论。     

空间桁架模型压电摩擦阻尼器半主动优化控制

基于压电材料的逆压电效应,将压电陶瓷驱动器与被动摩擦阻尼器结合,设计了一种新型压电摩擦阻尼器,通过施加电压来改变摩擦片间的滑动摩擦阻尼力,从而实现结构的实时半主动控制。分析了该阻尼器的工作原理和构造方法,推导了相应的阻尼力模型。采用遗传算法对空间桁架模型结构进行了不同数量下压电摩擦阻尼器布置位置的优化研究,并利用基于线性二次型经典最优控制(LQR)算法的半主动控制策略,分析了不同数量压电摩擦阻尼器在随机布置和优化布置下对结构地震反应的控制效果。结果表明,新型压电摩擦阻尼器对空间桁架模型结构的地震反应有较好的抑制效果,采用遗传算法进行阻尼器优化布置后,最大控制效果可达57%,相比随机布置阻尼器时控制效果可提高近8%。     

主动悬架LQG控制及其液压参数研究

针对忽略作动器实际动作及液压系统参数造成目前的主动悬架模型精确性低的缺陷,结合液压原理,建立包含液压系统参数在内的主动悬架模型。通过分析LQG控制的原理及优点,确定车身加速度、悬架动挠度、车轮动位移的加权系数矩阵,以实现主动悬架的LQG控制。将SIMULINK仿真结果与被动悬架、主动悬架PID控制进行对比,并通过LQG控制模型及被动悬架模型,对系统进行频域分析。以LQG控制仿真试验为基础,对主动悬架耗能进行了研究。结果表明,包括液压系统参数在内的主动悬架LQG控制优化了传统主动悬架模型,车身加速度及车轮动位移参数较PID控制降低了40%以上,可提高车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性,特别是在系统的一阶固有频率处,拥有更好的减振效果。能耗仿真计算结果表明,选用衔铁质量小、衔铁组件刚度小的比例电磁铁,可以有效降低系统耗能30%以上,但减振效果会有所降低。