磁流变阻尼器结构参数对汽车悬挂系统减振效果的影响与分析
磁流变阻尼器与磁悬浮系统并联隔振研究
流变阻尼器主要分为阀式、 剪切式 、 剪切阀式和挤 压流动 式 。
收 稿 日期 ：０ ９—１ ２０ ０一ｌ ． ０
作者简介 ： 瑾 （９ ２一） 女 ， 周 １７ ， 江苏徐州人 ， 南京航空航天大学机电学院副教 授． 基金项 目： 江苏省 自然科学基金资助项 目（ Ｋ ０７ ９ ） 国家航空科学研究基金资助项 目（０ ８ Ｂ ２ １ ） Ｂ ２ ０５ ０ ； ２ ０ Ｚ ５ ０８
值较大时 的抑振效果不理想的问题 ， 设计 了一种小位移大阻尼力 的挤压式磁 流变阻尼器 ， 为磁悬 浮隔振系统 附加阻尼 ， 以显著减小系统振动 。介绍 了该磁流变阻尼器 的设 计方法 ， 可 实验特性 ， 并将该磁 流变 阻尼器与磁 悬浮装置并联起来 ， 实验证 明， 种方法可 以显著减小振动 ， 这 提高系统 隔振性 能。
磁 场 方 向
图 １ 挤压式磁流变阻尼器工作原理图
所设 计 的磁流 变阻尼 器 与磁悬 浮系统 并联 隔 振 系统 如 图 ２所 示 。磁 流变 阻 尼 器外 套 筒 、 上下
１ 并联隔振的结构设计及理论基础
根 据 流体 的受 力状 态 和 流 动 特点 的不 同 ， 磁
腔体 ， 以及推力盘选用 电工纯铁 ， 其余采用非导磁 材料。推力盘与上下腔体的单边间隙为 ３ｍ 推 ｍ， 力盘直径为 ５ ｍ， ６ｍ 线圈匝数为 ４０匝， ５ 轴与腔体 的间隙为 ２ｍ 磁流变液选取重庆仪表材料研究 ｍ，
第３ ２卷
第 ２期
周
瑾 ， ： 流变阻尼器与磁悬浮系统并联隔振研究 等 磁
２１ ３
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基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究_间接自适应控制与实验
基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究——间接自适应控制与实验Ξ郭大蕾 胡海岩(南京航空航天大学振动工程研究所 南京,210016)摘 要 在分析磁流变阻尼器车辆悬架非线性特性的基础上,设计了一类神经网络间接自适应控制器,并根据系统的低频特性和作动器的快响应,实现了悬架振动的神经网络实时控制。
计算机仿真和悬架实验的结果均表明,神经模拟器能够逼近非线性系统,神经控制器能在时域和频域内以较高的精度控制悬架系统的振动。
关键词:自适应控制;神经网络;磁流变阻尼器;车辆底盘;振动控制中图分类号:T P273;U463.33;O322引 言车辆悬架是一个复杂的多自由度振动系统,行驶过程中路面的激扰、车身承受的载荷以及轮胎的状况等都是变化的,此外,半主动悬架的减振机构常常表现为非线性特性,因而悬架系统是典型的时变、非线性系统。
对于这一难以建立精确数学模型的复杂系统,其逆模型也未知,因而无法根据期望的运动指标来估计或计算控制输入。
文献[1]提出神经网络直接自适应控制,但是直接自适应控制中神经控制器的反传误差比较粗略,不能很好地跟踪系统的误差。
为了提高神经控制器反传误差接近系统输入误差的真实程度,本文设计了一类神经网络间接自适应控制器。
神经模拟器除用来模拟真实系统外,还用以逼近控制器的反传误差,来增强控制精度和控制效果。
悬架的低频响应特性和磁流变液体毫秒级的快响应,使神经网络的实现成为可能,本研究最后对悬架装置进行了振动控制实验。
1 神经网络间接自适应控制已经知道,非线性控制对象的模型未知或相当复杂,无法根据系统的理想响应y d求得相应的合适输入u d,因此不可能求得神经控制器的反传误差u d -u。
直接自适应控制方法将系统理想响应与辨识器输出之间的误差y d-y p直接作为控制器反传误差来训练控制器。
因此,这只是对u d-u的一种粗略近似。
本文提出控制器反传误差的一种精确近似,即训练辨识器时,除将实际系统输出与辨识模型输出之差反向传播调节神经辨识器的权值外,还将理想响应与系统实际输出之差通过该辨识器模型进行误差的反向传播,从而由输出误差获得输入误差的更精确近似。
基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统模糊半主动控制
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第 ２ 卷第 Ｊ ４ 期 ２０ ０ ２年 １ 月
南
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大
学
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报
ＶＯ ． Ｎ０ １ ２４ ．１
Ｊ ０ＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ ＮＡＮＪＩ ＮＧ ＵＮ］ ＶＥＲＳＩ ＴＹ ＯＦ ＣＨＮＯＬＯＧＹ ＴＥ
Ｊ ｎ． ０ ａ ２０ ２
中图分类号 ： Ｂ ３ ． Ｔ ５ ５ １；Ｔ ３ １ Ｂ ８
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：１ ０ ７ ３ （ ０２ ０ …０ ５ ０ ７ ５７ ２ ０ ） １ ０ ７ ５ ０
汽车行 驶过 程 中 ， 悬架 系统 应 能 够在 多 种路 面 输 入状 态下 ， 同 的行驶 状 态下 （ 速 、 不 加 减速 、 弯 、 转 制动） 保证 车辆舒 适和安 全 。 主动悬 架是 可以实现 这
对温度不 敏感 等优点 。 由于 磁流 变阻 尼器的 非线 。
式 （） １ 中 、、 为试 验 常数 。 ｂｎ 根据 磁 流 变 阻 尼 器 结 构 （Ｏ Ｄ公 司 研 制 Ｒ ＬＲ Ｄ １０ ５型 磁流 变 阻 尼 器） 融 流变 液 本构 关 系 和 试验 ０ 、 研 究 可得 磁 流变 阻 尼器 活 塞杆 上 的输 出 力 （） 的 非线性 滞 回模型
和高 能耗 ， 其实 用性 和 广泛应 用受到 了极大 的限制 。
基 于仅通过 调节 装置而 改变 悬架系统 阻 尼的半主 动 悬架 系统倍 受关注 。 在半 主动悬 架系统 中 ， 用机械 应 多级 可调 阻尼器 和连续可 变阻 尼器是 最广泛 使 用的
阻 尼器［ 。
的 增加 而 增 加 ， 而 剪 切 应 力增 加 。试 验 研 究表 从
一
的相 互作 用 ， 或与外 加磁场方 向平 行的链状 结构 。 形
磁流变阻尼器 (2)
磁流变阻尼器简介磁流变阻尼器（Magneto-Rheological Damper，简称MR阻尼器）是一种利用电磁效应来调节阻尼力的装置。
它由磁流变液、激磁线圈、控制系统等组成。
MR阻尼器在汽车、建筑物、桥梁等工程领域中广泛应用，可以实现对结构物或装置的精确控制和调节。
原理MR阻尼器的工作原理基于磁流变液的特殊性质。
磁流变液是一种具有磁致变色性的特殊材料，在无磁场作用下呈流动性，而在磁场作用下则呈现出高阻尼特性。
利用这一特性，MR阻尼器可以通过控制磁场的强弱来调节阻尼力。
在MR阻尼器中，激磁线圈产生磁场，使得磁流变液发生磁致变色。
当有外力作用于结构物或装置时，磁流变液的微粒间会发生相互碰撞和摩擦，产生阻尼力，从而减缓结构物或装置的振动或运动。
通过调节激磁线圈的电流，可以控制磁场的强度，进而达到调节阻尼力的目的。
优势快速响应由于磁流变液具有快速响应的特性，MR阻尼器的响应速度非常快。
它可以在毫秒级别内调节阻尼力，以适应不同的振动频率和振幅变化。
调节范围广MR阻尼器的阻尼力可以进行广泛的调节，可以实现从低阻尼到高阻尼的连续变化。
这使得它在不同应用场景下都有良好的适应性。
精确控制通过电流的控制，可以精确地操控MR阻尼器的阻尼力。
这种精确控制性能使得MR阻尼器在需要精确控制和调节的场景中具有优势。
高可靠性MR阻尼器由于不使用机械可动部件，因此没有摩擦、磨损问题，具有较高的可靠性和耐久性。
同时，它的结构简单，易于维护。
应用领域汽车工业在汽车悬挂系统中，MR阻尼器可以调节车辆的悬挂刚度和减震效果，提升行驶的舒适性和稳定性。
它可以根据路况的变化来实时调节悬挂系统，提供更好的悬挂效果。
建筑工程在高层建筑或桥梁结构中，MR阻尼器可以减少结构物的振动幅度，提高结构的抗风、抗地震能力。
它可以根据外部风力或地震波的变化来调节阻尼力，实现对结构物的精确控制。
航空航天在航空航天领域，MR阻尼器可以用于飞机的减振系统，减少机身的振动，提高乘客的舒适感。
《基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架减振策略研究》
《基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架减振策略研究》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，人们对乘坐舒适度的要求越来越高。
座椅悬架系统作为影响乘坐舒适度的重要因素，其减振性能的优化显得尤为重要。
近年来，磁流变阻尼器因其独特的非线性阻尼特性，在半主动座椅悬架系统中得到了广泛的应用。
本文将重点研究基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架的减振策略，以实现更好的乘坐舒适度。
二、磁流变阻尼器原理及特性磁流变阻尼器是一种智能阻尼装置，其工作原理是利用磁场改变磁流变材料的流变特性，从而实现阻尼力的连续可调。
磁流变阻尼器具有非线性、可调性等优点，为半主动座椅悬架系统的减振策略提供了可能性。
三、半主动座椅悬架系统结构与工作原理半主动座椅悬架系统主要由座椅、弹簧、阻尼器等部分组成。
其中，磁流变阻尼器作为关键部件，通过调节阻尼力来实现对座椅振动的控制。
系统的工作原理是在振动过程中，根据实时检测到的振动信息，通过控制算法调整磁流变阻尼器的阻尼力，从而达到减振的目的。
四、减振策略研究4.1 减振策略的制定为了实现半主动座椅悬架系统的最优减振效果，需要制定合理的减振策略。
本文提出了一种基于天棚阻尼的磁流变阻尼器控制策略。
该策略通过实时检测座椅的振动信息，利用天棚阻尼算法计算出期望的阻尼力，然后通过控制系统调整磁流变阻尼器的阻尼力，以达到减小振动的效果。
4.2 仿真分析为了验证减振策略的有效性，本文进行了仿真分析。
通过建立半主动座椅悬架系统的仿真模型，模拟不同工况下的振动情况，对比分析采用不同减振策略时的减振效果。
仿真结果表明，基于天棚阻尼的磁流变阻尼器控制策略能够显著提高座椅的乘坐舒适度。
五、实验验证为了进一步验证减振策略的实际效果，本文进行了实验验证。
通过在实际的半主动座椅悬架系统中应用减振策略，观察并记录在不同工况下的振动情况及乘坐舒适度评价。
实验结果表明，采用基于天棚阻尼的磁流变阻尼器控制策略的半主动座椅悬架系统，能够有效减小振动，提高乘坐舒适度。
基于磁流变减震器的车辆悬架系统分析与优化
基于磁流变减震器的车辆悬架系统分析与优化近年来，随着技术的不断发展和进步，汽车工业也在不断涌现出新的技术和产品。
作为汽车悬架系统的关键部件之一，磁流变减震器逐渐成为汽车悬架技术领域的一个热门话题。
本文将从磁流变减震器与车辆悬架系统的基本原理入手，论述基于磁流变减震器的车辆悬架系统的分析与优化。
一、磁流变减震器的基本原理磁流变减震器是一种利用磁流变效应来实现减震功能的装置。
它利用磁性流体在磁场作用下可改变黏度的特性，通过控制磁流变减震器内的磁场强度，来控制磁流体的黏度，从而调节减震器的阻尼特性。
具体来说，磁流变减震器内部由磁流体和控制装置组成。
当磁流体受到磁场作用时，其分子间的相互作用力发生改变，从而使其黏度发生变化。
磁流变减震器的控制装置可以通过控制磁场强度来控制磁流变减震器内磁流体的黏度，从而达到调节减震器阻尼的目的。
二、基于磁流变减震器的车辆悬架系统基于磁流变减震器的车辆悬架系统是一种利用磁流变减震器来调节汽车悬架系统阻尼特性的系统。
其主要由磁流变减震器、传感器、控制器等组成。
在这种悬架系统中，传感器可以实时检测车辆在行驶中受到的各种外界因素的影响，如颠簸、起伏、路面不平等等。
控制器接收传感器传输的信息，进行处理后，通过控制磁流变减震器内的磁场强度来调节减震器的阻尼特性，以此来实现车辆行驶中的稳定性、舒适性、安全性等的提升。
三、分析与优化基于磁流变减震器的车辆悬架系统的分析与优化主要包括以下几个方面：1. 磁流变减震器的选择：不同的磁流变减震器具有不同的性能特点和适用范围，选择适合车型和行驶路况的磁流变减震器至关重要。
2. 控制算法的设计：通过优化控制算法，可实现更加精准的控制和更加优化的行驶性能。
3. 系统参数的优化：包括磁场强度、磁极间距等参数的优化，可进一步提升系统控制性能和行驶性能。
4. 悬架系统设计的优化：通过对悬架系统设计的优化，如改变减震器安装位置、调整弹簧刚度等，可为基于磁流变减震器的车辆悬架系统的优化提供更好的基础。
汽车悬架的磁流变减振器阻尼力调节特性的研究_喻晶
列, 即设 G= 014P a# s; l = 0108m; A p = 010095m2; D =
0 1203m; h = 01015m; N = 60; ( R2 - R1 ) = 01002m;
v0 ( t ) = v1 ( t ); K = 010691; B= 1128; I = 0时, 被动悬架 上常用减振器的阻尼力 Fc ( t)、磁流变减振器的阻尼 力 F r ( t)与时间 t 的关系如图 1所示。
2 被动悬架的磁流变减振器阻尼力调节特性
由汽车系统动力学原理可知, 1 / 4单轮车辆模型 中的被动悬架阻尼力 Fc 可表示为 [ 5] :
Fc = ce (#x sf - #xuf ) = ce v1 …………………… ( 4) 式中: ce 为被动悬架中常用减振器的阻尼系数; x# sf 为车 身振动速度; #xuf为轮胎振动速度; v1 为悬架振动速度。
图 1 Fc ( t)、Fr ( t)与 t的关系曲线
图 3 Fr ( t)、xg ( t) 与 t关系的比较图
75
现代制造工程 2009年第 2期
制造工艺 /工艺装备
从图 3可知, F r ( t)可以很好地跟踪道路情况, 起 到衰减悬架振动的效果。
根据汽车悬架系统最优控制理论, 当 F r ( t )等于 半主动悬架的最优控制力 F t ( t )时, 汽车的平顺性指 标为最优, F t ( t )可根据线性随机最优控制理论求出, 即 [ 5] :
当采用高斯白噪声作为路面输入模型时, 即 [ 5] :
#xg ( t) = - 2Pf 0xg ( t) + 2P G0 U0w ( t) …… ( 5) 式中: xg 为路面位移; t为作用时间; G0 为路面不平度 系数, 一般取 G 0 = 510 @ 10- 6; U0 为车速; w ( t )为均值 为零的 高 斯 白 噪 声; f 0 为下 截 止 频 率, 一 般 取 f 0 = 011H z。
磁流变材料阻尼器的结构设计与性能研究
磁流变材料阻尼器的结构设计与性能研究磁流变材料阻尼器是一种先进的阻尼器，在波浪荡漾、地震或机械振动等方面有广泛的应用。
它能够通过施加磁场来改变其内部阻尼阻力，以达到减振和减震的效果。
在本文中，我们将探讨磁流变材料阻尼器的设计和性能研究。
一、磁流变材料阻尼器的工作原理磁流变材料阻尼器的工作原理基于其材料本身的特性。
其外观类似于一个圆柱形的管子，内部则填充有磁流变材料。
当施加磁场时，磁流变材料会发生磁致变形，从而改变管子内部的液体位置和流动。
在运动过程中，液体会产生阻力，从而达到减震和减振的作用。
二、磁流变材料阻尼器的性能研究磁流变材料阻尼器的性能研究涉及到其结构设计和使用效果。
以下是该阻尼器的性能分析：1、阻尼器的结构设计阻尼器的结构设计对其性能具有重要影响。
通常，设计者会考虑以下主要因素：外部形状、内部填充材料和磁场生成器。
以外部形状为例，可以设计成不同形状，如梯形、V形或菱形。
这些形状对于磁流变材料的分布和内部阻尼效果具有明显的影响。
此外，内部填充材料的选择也至关重要，不同的材料具有不同的粘度和导电性能，因此对阻尼器的实际性能会产生重要的影响。
2、使用效果的测试除了设计结构以外，测试阻尼器的使用效果同样至关重要。
例如，可以通过实验来测量阻尼器在减震和减振方面的效果以及其对于振动频率和波形的响应。
此外，还可以对阻尼器的耐久性进行测试，以确保其能够在长时间内稳定工作。
三、磁流变材料阻尼器的应用磁流变材料阻尼器广泛应用于工业和车辆领域，如摩托车减震器、建筑物和桥梁结构减震器、汽车悬挂器等等。
在汽车领域，磁流变材料阻尼器已经被广泛应用于各大汽车制造商的高端品牌车型。
例如，美国福特公司的F-150皮卡车已经采用了该技术。
磁流变材料阻尼器可以大幅度提高车辆的行驶舒适性和安全性，从而更好地吸引消费者。
四、结论磁流变材料阻尼器是一项重要的技术，其在各大领域的应用也正在不断增加。
设计良好的阻尼器不仅可以提高机器和设备的性能，还可以减少因振动产生的损坏和磨损。
基于ansys的磁流变阻尼器磁路结构参数研究
磁流变阻尼器是一种基于磁流变效应的智能阻尼器，广泛应用于结构振动控制和车辆悬挂系统中。
ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，被广泛应用于磁流变阻尼器的设计和优化中。
基于ANSYS的磁路结构参数研究，可以有效地分析磁流变阻尼器的性能，并为其优化提供依据。
首先，磁路结构参数的研究应该从磁流变阻尼器的基本结构开始。
磁流变阻尼器由电磁线圈、磁芯和阻尼液组成。
其中，磁芯的结构和材料对阻尼器的性能有着至关重要的影响。
因此，在研究中需要对磁芯的结构和材料进行优化设计。
其次，通过ANSYS软件进行模拟分析，可以得到磁流变阻尼器在不同电流和频率下的阻尼特性曲线。
针对这些曲线，可以进一步分析阻尼器的动态响应和稳定性，并对其进行优化。
具体而言，可以通过调整电磁线圈的匝数、线径和电流大小等参数，以及优化磁芯的结构和材料，来改善阻尼器的性能。
最后，研究中还需要考虑磁流变阻尼器的温度效应。
由于磁流变阻尼器在工作过程中会产生热量，因此需要对其进行热分析，并研究温度对阻尼器性能的影响。
在ANSYS中，可以通过热-结构耦合分析来实现对阻尼器的热分析，从而为阻尼器的优化提供更加全面的依据。
综上所述，基于ANSYS的磁路结构参数研究可以有效地提高磁流变阻尼器的性能，并为其在各个领域的应用提供技术支持。
基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架控制策略研究
基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架控制策略研究摘要：本文旨在研究基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架控制策略，探究其在汽车行驶中的稳定性和舒适性。
首先介绍了磁流变阻尼器的工作原理及其在汽车悬架系统中的应用，进一步分析了传统悬架系统的不足之处。
接下来，提出了基于磁流变阻尼器的半主动悬架控制策略——基于荷载反馈的控制策略和基于道路预测的控制策略，并分别进行仿真分析。
最后，通过实验验证了该半主动悬架控制策略在实际驾驶中的有效性和可行性。
关键词：磁流变阻尼器；汽车半主动悬架；荷载反馈控制；道路预测控制；仿真分析；实验验证。
一、绪论汽车行驶中，随着路面状态的不断变化，传统被动悬架系统无法满足不同路况下的需求，导致汽车行驶过程中的不稳定和不舒适，甚至危及行驶安全。
针对此问题，半主动悬架系统应运而生。
与传统被动悬架系统相比，半主动悬架系统能够根据路面状态的变化主动地调整阻尼力，从而提高汽车行驶的稳定性和舒适性。
其中，磁流变阻尼器作为半主动悬架系统的重要组成部分，具有优异的适应性和响应速度。
因此，基于磁流变阻尼器的半主动悬架控制策略备受关注，并取得了较好的应用效果。
二、磁流变阻尼器原理及其在汽车悬架系统中的应用磁流变阻尼器是一种利用磁场作用改变阻尼器阻尼特性的电液体阻尼器。
其主要由金属壳体、约束套、活塞、磁场线圈等部分组成。
在磁场的作用下，阻尼器内的电液体发生形变，从而改变阻尼器的阻尼特性。
磁流变阻尼器具有响应速度快、可调性强等优点，因此广泛应用于汽车悬架和减振系统中。
三、传统悬架系统的不足传统被动悬架系统仅通过弹簧和阻尼器来吸收汽车行驶中的震动，其阻尼特性通常是固定的，不能根据路面状态的变化进行调整。
这种悬架系统在路面起伏不平时，不能很好地满足行驶的需要，导致汽车行驶变得不稳定和不舒适。
因此，需要寻求一种新的悬架控制策略来改善这一问题。
四、基于磁流变阻尼器的半主动悬架控制策略半主动悬架控制技术通过调整磁流变阻尼器的阻尼特性，适应不同路况，实现汽车行驶时的平稳性和舒适性。
基于磁流变阻尼器的车辆悬架振动优化控制
赵
强（ １ ９ ７ １ 一） ： 男， 博 士后 ， 教授 ， 主要 研 究 领 域 为 车 辆 及 机 器 人 技 术
黑 龙 江省 自然 科 学 基 金 项 目（ 批准号 ： Ｅ ２ ０ １ ０ １ ３ ） 、 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 项 目（ 批准号 ： Ｄ Ｌ ０ ９ Ｃ Ｂ ０ ２ ） 、 哈 尔 滨 市 科 技 创 新 人 才 研 究 专 项 资 金 项 目（ 批准号 ： ２ ０ ０ ８ Ｒ Ｆ ＱＸ Ｇ０ ０ ４ ） 资助
输入电压． 同时 将 该 逆 模 型 与 Ｌ ＱＲ 主动 控 制 方 法 结合 形 成 闭 环 反 馈 控 制 ， 从 而 建 立 起 基 于 ＭＲ 阻 尼 器 的 车辆 悬架 半 主 动控 制． 仿真结果表 明， 这 种 半 主 动 控 制 策 略 是 可行 的 ， 较 被 动 悬 架 系 统 其 减 振 效果 得 到 明显 改善 ．
Ｖｏ １ ． ３ ７ Ｎｏ ． ２
Ａ ｐｒ ．２ ０１ ３
基 于 磁 流 变 阻尼 器 的车 辆悬架 振动优化控制 ＊
赵 强 米 磊 尹佳 星
（ 东 北 林 业 大 学 交 通 学 院 哈 尔 滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
摘要 ： 针对 磁 流 变 （ ＭＲ） 阻 尼 器所 固 有 的 高 度 非 线 性 特 性 ， 提 出 运 用 神 经 网络 技 术 建 立 ＭＲ 阻 尼 器 的 神 经 网 络 模 型 来模 拟 其 逆 向 动 特 性 ， 即 给定 ＭＲ 阻尼 器 的 位 移 、 速 度 和 期 望 输 出力 ， 预 测 所 需 的
磁流变阻尼器结构参数对汽车悬挂系统减振效果的影响与分析
， ， ｖ— — — — — ｒ １，
… 一 一 — — 、
～ 戛１ １ ９ ＿
图 １ 剪切 阀式磁流变减振器示意 图
尼 力可 调 和易于 控制 等优 点
， 工 程 和实 际应 用 中 在
摘 要 ：采用 Ｂｎｈｍ磁流变模型， ｉ ａ ｇ 得出了半主动悬挂控制电流与系统的状态向量 、 阻尼器的结构参数等因素之
间的变化关系 ， 析了阻尼 器结构参数 （ 分 如通道 间隙 、 长度 等） 的变化对 整个悬 挂 系统减振效 果产 生的影 响 ， 而考查 磁 从 流变阻尼器 的疲劳磨损与 汽车悬挂减振 效果的关联程度 。
关键词 ：汽车半 主动悬挂 系统 ； 磁流变 ； 结构参数 ； 减振效果
中 图分 类 号 ：０ ２ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
在 车辆 工 程 的 发 展 进 程 中 ， 随着 人 们 对 舒 适 性 和 安 全性 等要 求 的提 高 及 现 代 科 学 技 术 的发 展 ， 过 科 经 学研 究 及实 践而 依次 出现 了三 类 悬 挂 系统 ： 动 悬 挂 、 被 主动悬 挂 、 主 动 悬 挂 Ｊ 半 。半 主 动悬 挂 系 统采 用 了 自 主调节 的 主动 控 制 智 能 装 置 ， 且 这 种 主 动 控 制 并 不 而
（ ： ＋ １（ｓｇ （］ （ ｆ ） ， ７ ［ Ｊ ＂） ） ２ Ｄｙ ｎ ）
２ ）不 可控 阻尼 力
尼 力模 型 ， 出 了半 主动 悬 挂 控 制 电 流 与 系 统 的 状 态 得 向量及 其反 馈 矩 阵之 间 的关 系式 ， 析 了阻 尼 器 结 构 分 参数（ 如通道 间 隙 、 长度 等 ） 的变 化 对 整 个 悬 挂 系统 减 振效 果 产生 的影 响 ， 而 为磁 流变 阻 尼 器 在 悬 挂 系 统 从 中的广 泛应 用提 供 了理论 基础 。
基于车辆半主动悬架的一种磁流变减振器阻尼力的理论推导及试验分析
第 ３ Ｏ卷 增 刊
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
探 测 与 控 制 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｔｃｉｎ ＆ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｒ ａ ｆＤｅｅｔｏ ｏ ｔｏ
Ｖｏ ． ０ Ｓ ｐ ｌ ｍｅ １ ３ ｕ ｐ ｅ ｎｔ
０ｃ ． ０ ８ ｔ２０
基 于 车辆 半 主动 悬 架 的一种 磁 流 变 减振 器 阻尼 力 的理 论推 导及 试 验分 析
ｉ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｍｐ ｎ ｏ ｃ ａ ｅ ｎ ｄ ｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ Ｔｈ ａ ｉ ｇ ｆ ｒ ｅ ｄ ｒｖ ｄ ｓｄ ｓｇ ｅ ， ｎ ｈ ａ ｉ ｇ ｆ ｒ ｅ ｈ ｓ ｂ ｅ ｅ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌｄ ｒ ｔ ． ｃ ｖ ｏ ｅ ｄ ｍｐ ｎ ｏ ｃ ｅ ｉｅ ｆｏ ｔ ｅ ｆ ｒ ｌ ｄ ｃ ｔ ｓ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｈ ｃ ｂ ｏ ｂ ｒｄ ｓｇ ｔ ａ ｈ ｅ ｉｌ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｒ ｍ ｈ ｏ ｍｕ ａ ｉ ｉ ｅ ， ｃ ｏ ｄ ｎ ｏｔ ｅ ｓ ｏ ｋ ａ ｓ ｒ ｅ ｅ ｉ ｎ，ｈ ｔｔ ｅ ｖ ｈ ｃ ｅｓ ｓ ｅ ｓｏ ｙ ａ ｃｐ ｒｏ ｍ— ｎ ａ
磁流变阻尼器在汽车悬挂系统中的应用及减振效果分析
Ｘ ＝ＡＸ ＋Ｂ ＋日Ｗ Ｕ （） ３
磁流变 阻尼器是 一种 通过 调 整磁 场 强度 来 达到 调 节 阻 尼 目的的智 能 装置 。因此 ， 于 磁 流 变液 流变 效 应 的 基 磁 流变 阻尼器在 汽车半 主 动悬 挂 中的应 用前 景 将 很广
将 （ ） 代入 （ ） ６式 ５ 式可 得 ：
， ｆ ＝一 （） （） ７
其 中 ， ｆ主要 与随控 制 电流 ，ｆ变化 的磁 流变 Ｆ ＝Ｆ （） （） 液剪切 屈 服 力 相 关 ， 般 来说 可控 ， 为可 控 阻尼 一 称 力 ； Ｆ Ｆ （） 而 ＝ ｆ 为基 于 状态 反馈 的不 可 控 阻尼 力 ， 主
１
１ （） ＝ １１ｇ —ａ ） ｆ １ （ Ｖ Ｘ１
（） ５
１ 磁 流 变 阻尼 器 力 学模 型 及 控 制 电流 的 求 解
本文 采用 的磁 流变 阻尼 器 的 力学 模 型 为 Ｂｎｈ ｍ ｉｇａ
在 实 际应 用 中 ， ａ ｇ６得 出 了不 同磁流 变 阻 尼 器 ＹｎＩ 中磁流 变液 的剪切 屈 服 力 （ ） 输 入 电流 ， ｔ 之 间 ｔ与 （）
阔 。 目前 国内外 对 汽车磁 流变 阻 尼器 已进行 了很 多 的研究工 作 ， 我 国在 磁 流 变 阻 尼器 的应 用 尚属 起 步 而 阶段 ， 部 分 的研 究 工 作 采 用 四分 之 一 或 半 车 模 型 。 大 本 文采用 了整 车 模 型 ， 磁 流 变 阻 尼器 在 悬 挂 系统 中 制矩阵与磁流变参数相联系， 得到最佳
的电路控制矩 阵， 而实现 了对悬架 中磁流变阻尼器的控制 。以加权加速 度均方根值 为评价指标 ， 从 在更符合实 际的相 关
磁流变阻尼器力学性能及减震试验研究
磁流变阻尼器力学性能及减震试验研究杨孟刚;陈政清【摘要】通过RD1097型MR阻尼器的力学性能试验,获得不同频率、不同振幅、不同输入电流下的阻尼力与位移、速度的关系曲线;提出一种改进的MR阻尼器反正切函数非线性模型;采用RD1097型MR阻尼器,进行正弦波和El-Centro波下的MR阻尼器减震试验研究.研究结果表明:提出的阻尼器力学模型具有识别参数少、编程方便、精度较高等特点,不仅能较准确描述低速下阻尼力与速度的关系,而且能模拟摩擦滞后效应,对于固定频率振动和随机地震波下的阻尼力模拟有效;MR阻尼器具有较好的减震效果,在El-Centro波激励下,可使位移峰值及其均方根分别减小62.75%和77.17%.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(041)006【总页数】7页(P2327-2333)【关键词】磁流变阻尼器;阻尼器力学模型;减震试验;力学性能【作者】杨孟刚;陈政清【作者单位】中南大学,土木建筑学院,湖南,长沙,410075;湖南大学,风工程试验研究中心,湖南,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TU352.1近年来，磁流变阻尼器(即 MR阻尼器)因其具有能耗少、出力大、响应速度快、结构简单、阻尼力连续顺逆可调等良好的智能阻尼特性，已在斜拉桥拉索振动控制、高耸结构抗风抗震、海洋平台结构减震等方面得到应用[1−4]。
MR阻尼器是一种高度非线性系统，建立和寻找1个有效的MR阻尼器模型是其得到工程应用的关键。
已有的MR阻尼器参数化模型主要有Bingham黏塑性模型、修正的Bingham模型、非线性双黏性模型、Bouc-Wen模型、现象模型、改进的现象模型、修正的Dahl模型、Sigmoid模型、双Sigmoid模型、双曲正切滞回模型等[5−11]；非参数模型主要包括多项式模型、神经网络模型、模糊逻辑模型等[12−15]。
在这些模型中，非参数模型由于缺乏物理概念，需要通过大量的数据训练，适应性较差；参数化模型中有些无法捕获阻尼力与速度的非线性行为或精度不高，而有些模型过于复杂，参数多，不易识别。
基于磁流变阻尼器的汽车悬架控制研究
其 中， ｍ是车体质量 ， 和 ｙ是车体相对绝对垂直加速 ｙ ”
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第 ５期
申永军等 ：基 于磁 流变 阻尼器的汽车悬架控制研究
３ ０ ｇ Ｋ ＝ ２ ０ Ｎ ・ｍ ～ ， ＝ １ ０ Ｎ ‘ｍ ～ ， ＝ ５ ｋ ， ８００ Ｃ ０ ０ Ｆ
维普资讯
振
动第 ５ ６ 期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＢＲＡＴＩ ＯＦ ＶＩ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
基 于磁 流变 阻尼器 的汽 车 悬架 控 制研 究
刘 晓燕 ， 杨 绍普 ， 申永军 ， 杜 明辉
（ 石家庄铁道 学院 ， 石家庄 ００ ４ ） ５ ０ ３
摘 要 研究了 １ ／ ４车辆模型的半主动控制问题， 采用一种改进的 Ｂ ｇａ ｉ ｈｍ模型来描述磁流变阻尼力， ｎ 研究了系
统参数 在共 振域 附近对振 幅的影 响， 最后对 比了采用该模型 的磁 流变阻尼器 的被动控制 、 主动开关控制 以及采用 传统 半 阻尼器 的被 动控制在频域上 的隔振效果 ， 结果表明半主动非线性 开关控制 弥补了非线性 被动控制 的不足 ， 使得 系统 在共 振区和高频 区上都有较好 的隔振效果 。 关键词 ：磁 流变 阻尼器 ， 半主动控制 ， 开关控制
ｉ Ｃ＋ ｓ Ｖ Ｖ０ ｒ ｃ （ ｏ Ｖ Ｆ ＋Ｆｇ —） ，＞ ＝Ｖ ｇ （ ＋Ｖ ） ＜０ ｎ ｎ ｏ
：
（’ １
其 中 ， 和 是 活 塞 和 圆柱 筒 间 的 相对 速 度 和 相 对 加
速度 ， Ｆ 是控制力 ， ｃ是粘性阻尼 系数 ， 是磁流变减 振器的零力速度。该模 型如 图 １ ， 图由 Ａ、 示 此 Ｂ两部 分组成 ， 别 由式 （ ） 的两个 式子得 到 。 分 １
车辆悬架系统磁流变阻尼器的结构原理与应用研究
车辆悬架系统磁流变阻尼器的结构原理与应用研究
悬架系统作为车辆的一个重要组成部分，有着重要的作用，它能够保证车辆在行驶过
程中的平稳性、舒适性和稳定性，但在行驶过程中，由于路况和车速的不同，车辆的悬架
系统需要不断地调整和适应，以保持最佳的行驶状态，这就需要悬架系统具备一定的自适
应性和智能化。
磁流变阻尼器是一种利用磁流变效应来实现阻尼调节的装置，它可以通过通过改变磁
场强度来调整阻尼力大小，具备一定的智能化和自适应性，已经广泛应用于车辆悬架系统中，对于提高车辆的悬架性能、减少振动和噪音、延长车辆寿命等方面起到了积极的作
用。
磁流变阻尼器的结构原理主要由磁铁、油缸、工作油液和阀体组成，其中磁铁是磁流
变阻尼器的关键部件，通过改变磁场强度来调整阻尼力大小。
改变磁场强度的方式可以通
过改变磁铁的电流大小和方向来实现。
当电流通过磁铁时，磁铁内部形成一个磁场，在油
缸内的磁流变流体受到磁场的影响，分子间发生排列，从而形成阻尼力。
磁流变阻尼器的工作原理是，在车辆行驶过程中，当车轮碰触到路面上的颠簸时，悬
架系统内的磁流变阻尼器会感应到这种变化，通过改变磁场强度来实现阻尼力大小的调节，从而使车辆在行驶过程中的平稳性和舒适性得到最佳的保障。
磁流变阻尼器的应用研究表明，它可以有效地降低车辆纵向和横向的振动和噪音，使
车辆操作更加舒适稳定；另外，它还可以提高车辆的路面适应性、操纵性和转向稳定性，
减少轮胎磨损，延长车辆的使用寿命。
正是这些显著的优点，使得磁流变阻尼器成为现代
汽车悬架系统的重要部分，并在越来越多的国产汽车中得到了应用。
车辆悬架磁流变阻尼器动态响应及影响因素分析
车辆悬架磁流变阻尼器动态响应及影响因素分析随着科技的发展和社会的不断进步，世界范围内的航天、军工、枪炮等产业都得以飞速发展，阻尼器作为为以提供运动阻力来消减运动能量的装置，广泛用于航天、航空、军工、汽车等领域。
文章通过对车辆悬架磁流变阻尼器的动态响应进行分析，并从电磁响应时间和磁流变响应时间两方面分析了磁流变阻尼器的动态影响因素。
标签：车辆悬架；磁流变阻尼器；动态响应；影响因素；分析引言文章根据车辆悬架磁流变阻尼器的实际工作特点，指出了阻尼器的动态响应及研究方向，并通过探讨磁流变阻尼器动态响应测试中的相关问题，对影响磁流变阻尼器的动态响应因素进行分析，为提高车辆悬架磁流变阻尼器的动态响应性能提供了合理的意见和建议。
1 国内外磁流变阻尼器发展现状MRF即磁流变液，是一种流变特性可根据外部磁场变化进行控制的智能材料。
将磁流变液作为工作介质，磁流变阻尼器具有响应速度快、功能消耗低且磁流变阻尼力连续可调的特点。
因此在军工、航空、航天、汽车的结构抑制震动过程中具有重要的作用。
磁流变阻尼器的性能指标除了包括阻尼力可控的要求外，其动态响应特性作为汽车磁流变阻尼器中的执行装置，对振动控制的抑制周期、应用范围和使用结果都具有决定性的作用。
近年来，国内外磁流变阻尼器在动态响应的研究过程中取得了较大的成就。
国外学者研究出了电压源驱动和电流源驱动的方式与线圈的串、并连结构对磁流变阻尼器响应时间产生的影响。
电压源驱动主要是指驱动器的响应性能对变阻尼器响应时间的影响，而电流源的响应则是通过改变磁流变阻尼器本身的电磁感应来对其响应时间产生影响[1]。
2 磁流变阻尼器动态响应分析现阶段国内外对于磁流变阻尼器的动态响应时间上并没有统一的定义和计算方法，其主要表现在对磁流变阻尼力在最终状态下的稳定值百分比的选取过程中存在着62.1%和94%等，同时又因为变阻尼器的应用领域较为广泛，所以对阻尼力的计算和求取仍存在较多的意见分歧。
下文对车辆悬架磁流变阻尼器动态响应的时间进行了相应的描述和研究。
磁流变阻尼器在结构减震控制中的位置优化研究
［ 键 词 】 磁 流 变 阻 尼 器 ； 化 布 置 ； 传 算 法 ； 次 型 性 能 指标 关 优 遗 二 ［ 图分 类 号 】 Ｔ ３２ １ 中 Ｕ５． ［ 献标 识 码 】 Ａ 文
Ｓ ｕｄ ｎ ｔ ｔ ａ ａ ｅ ｎ ｆＭ ａ ｎ ｔ ｒ ｅ ｌ ｇｃ ｌＤａ ｔ ｙ ｏ ｈｅ Ｏｐ ｉ ｌＰｌｃ ｍｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｏ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｍｐ ｒ ｉ Ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｎ ｒ ｌ ｍ ｅ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌＣｏ ｔ ｏ
１ 前 言
近 年来 ， 于 阻 尼 器 的优 化 布 置 的研 究 已经 取 对
磁 流 变 液 阻 尼 器 （ ａｎｔ ｈｏ ｇ ａ ｌｉ Ｍ ｇｅ ｒｅｌ ｉ ｌ ｕ ｏ ｏ ｃ Ｆ ｄ
得 了一些 成果 ， 中 以被动 控制 装 置 的研 究 最 为 广 其 泛 ， 主动 、 主 动控 制 器 由 于发 展 较 晚 ， 受 到 其 而 半 且
Ｊ ｎ． ０ ６ ｕ ２０
［ 章 编 号 】 １０ ．４２ ２０ ）３０７．６ 文 ０ ２８ １（０６０ ．０３０
磁 流 变 阻尼 器在 结 构 减 震 控 制 中的位 置优 化 研 究
贝伟 明 ， 宏 男（ 李 大连理工大 学土木水利学院海岸和近海工程国 家重点实验室， 大连 １０４ 辽宁 １２） ６
Ｂ ｉＷ ｉ ｎ ｅ ｅ－ ｇ，Ｌ ｏ ｇ ｎ ｎ Ｄ ｌ ｎＵ ｉ ｒｔ ｏ ｃｎｌ ｙ ａａ １０４ ｈｎ ） ｍｉ ｉＨ ｎ －ａ （ ａｌ ｎ ｅ ｉ Ｔ ｈｏ ｇ ，Ｄ ｌｎ １６２ ，Ｃ ｉ ａ ｖ ｓｙ ｆ ｅ ｏ ｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｉｒｔｏ ｅ ｐ ｎ ｅ ｆｈｇ － ｓ ｕｌ ｉｇ ｉｄ ｃ ｄｂ ｒ ｕ ｄ ｍｏｉｎ ａｅｖ ｒ ｅ ｏ ｓ ｓｒ ｃ ： ｅ ｖｂ ａｉｎｒ ｓ ｏ ｓ ｓｏ ｉｈ ｒ ｅ ｂ ｉｄｎ ｎ ｕ ｅ ｙ ｇｏ ｎ ｔ ｒ ｅ ｙｓ ｒ ｕ ．Ｔｈ ｔｕ ｔｒ ｌｖｂ ａｉｎｃ ｎｒ ｌ ｔｏ ｓｎ ｉ ｏ ｉ ｅｓｒ ｃｕ ａ ｉｒ ｔ ｏ ｔｏ ｈ ｄ ｕ ｉｇ ｏ ｍｅ
面向对象的磁流变液阻尼器设计及减振效果研究
ｐｏｉｅｔｅｔｅｒ ａａｄｅｐ ｒ ｅｔ ｐｏ ｆｒｈ ｓ ￣ｏ ｈ Ｆｄ ｐ ｒ ｒｖｄ ｏｉｌ ｎ ｘｅｉ ｎａ ｒｆ ｏ ｅ ｉ ｆｔｅＭＲ ａ ｅ． ｈ ｈ ｃ ｍ ｌ ｏ ｔ ｄ ｇ ｅ ｍ
Ｋｅ ｒ ｓ： ＲＦ； ｙ ｗｏ ｄ Ｍ Ｄａｍｐｉ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ； ｂ ａ ｉ ｏｎ ｒ ｌ ｎｇ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ Ｖｉ ｒ ｔｏｎ ｃ ｔ ｏ
张松 慧 张 旭
（ 中国计 量学院 机 电学 院 ， 杭州 ３ ０ １ ） 浙江省 低压 电器省级 区域科技 创新服务 中心 ， 清 ３ ５ ０ ） １０ ８（ 乐 ２ ６ ４
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ ｄ ｍｐ ｎ ｈ ｒ ｃｅｒ ｔ ｓｔ ｓ ｉｇ ｏ ｇ ｅ Ｏ ｈ ＯＯ ｉａ ｌｉ ａ ｓｇ ｎ ａ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔ ｉ ｉ ｅ ｔ ｆｍａ ｎ ｔ —ｒ ｅ Ｉｇ ｃ ｌ ｕ ｄ ｄ ｍｐ ｒ ｏ ｓｃ 要 】 针对某小型钢框架结构的振动特性， 基于非牛顿粘性流体模型， 由磁流变液的物理性质，
建立 了磁 流 变液 阻尼 器 的剪切应 力模型 ， 描述 了磁流 变液 阻尼 器的非线性特性 ， 到 了磁流 变液 阻尼 器 得
的设计参数； 利用制得的磁流变液阻尼器， 对该结构进行 了 振动测试研究， 结果表明， 用制得的磁流 在使 变液 阻尼器后 ， 架结构的第一阶振动幅度与 不加磁 流变液 阻尼 器相 比， 小 了 ４％， 整个过程较 为 框 减 ２ 而且
… ’ ’‘ “・ ”‘ ’ ‘・ ・ ‘¨｜・ Ｉ ． … ” ・ ‘‘ ・’ “・－－ ・‘’ ・ ’ ’ ・ ’ ‘ 。 ’ 。 ’ －’ ． －ｌ ＿’‘ 。‘‘ 。 。 ’ ‘ ・ ‘ ‘ ・ ’ ’ ‘ ・ ・‘。 ‘ ‘ ‘ ” ‘ ¨１ ・ “” ・ ｍ ‘ ・ “” ‘ ‘ ・ ・ ’ ’ ‘。 ・ 。‘ ・ ’ ’ ’ ． ” ’ ‘ ” 。 ’ ・ ”。 。 １ ・ ・ ‘’ ・ ”” ‘ ． ． ““ 。 ’ ” ‘ ・ ・ ・ ” ’ ’ ・ ・ 。 ‘ ‘ ’‘ ・ … ‘ ・ ’’ ‘ ‘ ・
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振 动 与 冲 击第27卷第9期J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCKVo.l 27No .92008磁流变阻尼器结构参数对汽车悬挂系统减振效果的影响与分析基金项目:国家自然科学基金资助项目(10672041)收稿日期:2007-12-27第一作者任艳飞男,硕士生,1981年3月生任艳飞, 陈力奋(复旦大学力学与工程科学系,上海 200433)摘 要:采用B i ngha m 磁流变模型,得出了半主动悬挂控制电流与系统的状态向量、阻尼器的结构参数等因素之间的变化关系,分析了阻尼器结构参数(如通道间隙、长度等)的变化对整个悬挂系统减振效果产生的影响,从而考查磁流变阻尼器的疲劳磨损与汽车悬挂减振效果的关联程度。
关键词:汽车半主动悬挂系统;磁流变;结构参数;减振效果中图分类号:O 32 文献标识码:A在车辆工程的发展进程中,随着人们对舒适性和安全性等要求的提高及现代科学技术的发展,经过科学研究及实践而依次出现了三类悬挂系统:被动悬挂、主动悬挂、半主动悬挂[1]。
半主动悬挂系统采用了自主调节的主动控制智能装置,而且这种主动控制并不需要很大的能量[2];同时半主动控制悬架系统在没有主动控制时具有被动悬架系统的功能,在控制失效的情况下保证了悬架系统的可靠性。
所以半主动悬架具有系统结构相对简单,具有出力大、能耗小、响应快、阻尼力可调和易于控制等优点[3,4],在工程和实际应用中有着广阔的前景。
磁流变阻尼器是一种通过调整磁场强度来达到调节阻尼目的的智能装置,因此,基于磁流变液流变效应的磁流变阻尼器正符合了半悬架系统的要求。
目前国外对汽车磁流变阻尼器已进行了很多的研究工作[3,5],而我国在磁流变阻尼器的应用属于初步阶段[6,7],对磁流变参数变化对减振效果的影响研究涉及较少。
本文采用基于B i n gha m 磁流变液的参数化阻尼力模型,得出了半主动悬挂控制电流与系统的状态向量及其反馈矩阵之间的关系式,分析了阻尼器结构参数(如通道间隙、长度等)的变化对整个悬挂系统减振效果产生的影响,从而为磁流变阻尼器在悬挂系统中的广泛应用提供了理论基础。
1 参数化的磁流变阻尼器力学模型本文采用基于B ingha m 磁流变液的参数化阻尼力模型,此模型显示了磁流变液随磁场而变化的力学特性。
对于图1所示剪切阀式磁流变阻尼器[8],其总的阻尼力F 可以表示为[9]:F (t)=12 LA 2p Dh3+L D h v(t)+3LA ph+L D!(t)sing [v(t)](1)图1 剪切阀式磁流变减振器示意图式(1)中A p 为活塞的有效面积,v (t)为活塞的相对速度,D 为缸体内径,L 为活塞的长度,h 为活塞与缸体间隙, !为磁流变液的剪切屈服力, 为磁流变液的表观粘度。
对上述参数化磁流变阻尼器模型作进一步研究,可以将总的阻尼力F (t)分为两部分:1)可控阻尼力F (t)=3LA ph+L D !(t)sing [v(t)](2) 2)不可控阻尼力F (t)=12 LA 2p D h3+L D h v(t)(3) F (t)主要与随控制电流I (t)变化的磁流变液剪切屈服力 !相关,一般来说可控;F (t)主要与活塞的相对速度v 相关,取决于悬挂系统的状态向量。
磁流变减振器总的阻尼力可写为:F (t)=F (t)+F (t)=F (t)+∀VX (4)其中X R 2n为系统状态列向量,V R 1 2n为阻尼器活塞相对速度v (t)在状态向量X 中的位置转换向量,系数∀是关于设计参数的函数:∀(A p ,h,L,D )=12 LA 2p D h3+L Dh (5) 已知系统的状态方程为:X !=AX +BU +HW (6)其中U R m为控制力向量;W 为外界激励向量。
采用LQR 优化算法可以得到优化控制力向量U 与状态向量X 的关系:U =GX (7)其中G =-R -1B TP ={g 1 g 2 ∀ g m )T R m 2n为状态反馈增益矩阵,P 由R iccati 方程求得。
在半主动控制技术中,控制力向量U 中的每一个控制力u i (i =1,∀,m )由磁流变减振器阻尼力F 提供,即有F =u i 。
引入设计参数的函数:#(A p ,h,L,D )=3LA ph+L D ,考虑到方程(2)、(4)和(7),不难得到:| y (t)|=1#(A p ,h,L,D )|[g i -∀(A p ,h,L,D )V]X |(8)文献[5]给出了不同磁流变阻尼器中磁流变液的剪切屈服力 y (t)与输入电流I (t)之间的关系式:y (t)=k 1-k 2e-k 3I(t)0(9)式(9)中k 1,k 2和k 3为拟合系数。
由式(8)不难解得:I (t)=-1k 3lg k 1-|TX |k 2(10)上式中行向量T =1#(A p ,h,L,D )[g i -∀(A p ,h,L,D )V]。
由此即得半主动悬挂控制电流随系统的状态向量X 、阻尼器的结构参数A p 、h 等的变化关系。
图2 整车减振系统模型2 磁流变阻尼器结构参数变化对系统减振效果的影响分析图2所示为一整车模型,车身简化为一刚体,具有上下垂直位移z g ,左右倾斜角度∃和前后俯仰角度%三个自由度,四个轮子分别简化为只包含一个质量位移z usi 和轮下弹簧k ti ,由此得到状态向量:X =[z g ,z !g ,∃,∃!,%,%!,z u s 1,z !u s 1,z us 2,z !u s 2,z us 3,z !u s 3,z us 4,z !u s 4]T。
采用文献[10]中所选小型客车半主动悬架系统的参数:M =1000kg ,m 1=m 2=29.5kg ,m 3=m 4=27.5kg ,J ∃=1356kgm 2,J %=480kg m 2,C =3 103N !s/m ,k t 1=k t 2=k t 3=k t 4=2 105N /mk s 1=k s 2=20580N /m,k s 3=k s 4=19600N /m a =0.96m,b =1.44m,c =d =0.71m取磁流变阻尼器结构参数为[10]:A p =271c m 2,L =8.4c m,h =2mm, =1.3Pas ,D =0.1m 。
计算上述五个参数对整车系统第一阶固有频率的无量纲化灵敏度如表1所示,不难看出,活塞与刚体间隙h 对系统第一阶固有频率的影响最为显著;系统第一阶固有频率及其灵敏度随各个参数百分比变化的对应关系如图3和图4所示。
表1 系统第一阶固有频率对结构参数的无量纲化灵敏度各个参数的无量纲化灵敏度磁流变液的表观粘度1.4996活塞的长度1.4996活塞的有效面积2.9665活塞与缸体间隙-4.4558缸体内径-1.4640图3 系统第一阶频率随参数变化曲线图4 系统第一阶固有频率灵敏度随参数变化曲线(-活塞与缸体间隙,o 活塞的长度,+活塞的有效面积,#磁流变流的表观粘度,∃缸体内径)图5 质心加权加速度均方根值随参数变化关系77第9期 任艳飞等:磁流变阻尼器结构参数对汽车悬挂系统减振效果的影响与分析当磁流变阻尼器结构参数A p 、L 、D 、h 和 变化时,车辆在随机路面激励下质心加速度均方根值[11]的变化情况如图5所示,从中不难发现,活塞与缸体间隙h 和活塞的有效面积A p 对系统的影响最大。
在实际应用中,随着阻尼器的磨损,参数h 和活塞的有效面积A p 的变化也最明显,所以下面主要分析了参数h 和A p 的变化对系统减振效果的影响。
图6,7,8给出了随机激励下参数h 和A p 变化5%时系统响应、功率谱和传递率的对比情况。
(+为被动悬架,%为半主动悬架,﹎为参数变化后的半主动悬架)图6系统随机激励下悬架的加速度响应图7悬架减振效果的功率谱分析图8 悬架质心传递率分析3 结 论本文采用整车模型,从而使磁流变阻尼器在悬架系统中的应用更具有实际意义。
文中推导得到了控制电流与系统反馈状态向量及阻尼器结构参数之间的关系式,为磁流变阻尼器在半主动悬架系统中的应用提供了理论基础。
此外,还分析了现实应用中由于磨损引起各个参数变化对系统减振效果的影响,为阻尼器参数的设计和悬架性能的改善提供了依据。
参考文献[1]张玉春,王良曦,丛 华.汽车主动悬挂控制的研究现状和未来挑战[J ].控制理论与应用,2004,21(1):139%144.[2]李 猛,唐 伟.基于磁流变液减振器的车辆悬挂半主动控制[J].测控技术.2004,23(2):41%43.[3]M ansour A.A cti ve /sem i active s uspens i on control us i ng m agne t o rheolog i ca l ac t uators[J].Internationa l Journa l o f Syste m s Science ,2006(1):35%44.[4]贾启芬,许恒波,王 影,等.基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制[J ].天津大学学报.2006,39(7):768%772.(下转第86页)图12 不考虑主梁与斜拉索的船桥碰撞模型3.3 与不考虑主梁斜拉索模型结果比较为了考察斜拉索与主梁对船桥碰撞结果的影响,建立如图12所示的船桥碰撞模型。
以承台的动态响应为例(图13),与整桥模型相比承台动态响应明显增加很多。
因此在进行船桥碰撞分析时,应考虑主梁及斜拉索对碰撞响应的影响。
图13 两种模型承台位移曲线对比3.4 并行结果分析整船整桥模型碰撞仿真的难点之一是仿真计算时间过长,解决这一难题最好的办法就是利用并行计算技术来大大缩短计算时间。
在并行计算时,考虑接触均衡的并行计算方法,将进一步减少计算时间,提高并行效率。
设计两种并行计算方案:方案1为未考虑接触均衡的并行计算;方案2为考虑了接触均衡的并行计算。
不同数目CPU 下两种方案的并行计算结果对比如表4所示。
从表4中能够看出,基于接触均衡的并行计算方法,能提高并行计算效率,节省计算时间。
表4 并行计算结果比较CPU 数目248方案1时间/s 并行效率/%1186993.0630187.5373573.8方案2时间/s并行效率/%1136897.1599392.0355777.54 结 论1)在船桥碰撞过程中,在巨大的冲击动能作用下,船体构件会不断产生失效和破坏,由于这种卸载现象,碰撞力曲线呈现出很强的非线性波动特征。
承台的动态响应最大值与碰撞力的最大值发生时刻基本一致。
在碰撞结束一段时间之后,主塔塔顶动态响应达到最大值。
主塔通过下横梁以及拉索与桥面的相互作用,引起的桥面横向动态响应也非常明显,应给予关注。