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磁流变阻尼器控制系统与剪切式磁流变阻尼器试验研究

作　者: 黄永虎
导　师: 关新春
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 磁流变液阻尼器控制系统剪切屈服强度测试装置
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着磁流变(Magnetorheological, MR)阻尼器设计理论的不断完善,在工程应用领域,磁流变控制技术得到了越来越多地关注。对磁流变阻尼器可控制性以及基于其开发的面向工程应用的控制系统的研究已成为磁流变技术的一个重要研究方向。此外,在阀式磁流变阻尼器已得到充分研究的基础上,开发新型阻尼器,并进一步探讨磁流变液剪切屈服强度的测试方法,也是深化磁流变技术研究的重要途径。本文首先研究了MR阻尼器在控制过程中的响应特性,而后设计了一套面向工程应用的磁流变半主动控制系统,最后,结合斜拉索减振的需要,研制了剪切式MR阻尼器,同时设计了一种简单易用的MR剪切屈服强度测试装置。其具体内容如下:(1)以带有初始摩擦力的线性粘滞阻尼器为目标,设计并进行了MR阻尼器的控制试验。控制试验结果表明,低频下阻尼器基本可实时追踪控制力,控制效果较好,而高频时,由于阻尼器响应不够快而使控制效果较差。(2)由于MATLAB本身拥有各种控制算法计算准确、高效的工具箱,而LabVIEW具有较好的图形界面开发等功能,利用MATLAB与LabVIEW二者的接口,实现优势互补,设计了磁流变半主动控制系统。(3)将剪切式粘滞阻尼器结构简单且无液体泄漏的优点与MR液体屈服强度对温度不敏感的优点相结合,提出了一种被动型剪切式磁流变阻尼器。根据阻尼器的性能测试推算发现,该阻尼器可以通过增大剪切面积和增大场强的方式比较容易的满足斜拉索结构控制对出力及安装尺寸的需求。(4)鉴于已有MR液体剪切屈服强度测试仪器的不足,提出了一种结构简单、易于实现和操作的新型磁流变液剪切屈服强度测试方法和系统。利用该系统测试了自制的磁流变液。通过与Anton Paar公司的流变仪的测试结果对比表明,该装置测试精度可满足基本需求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 磁流变效应机理及其模型研究  9
  1.3 磁流变阻尼器的动态模型  9-10
  1.4 磁流变阻尼器的控制算法  10-11
  1.5 磁流变液剪切屈服强度测试方法研究现状  11-15
    1.5.1 流动模式研究进展  13
    1.5.2 剪切模式研究进展  13-15
    1.5.3 挤压模式研究进展  15
    1.5.4 现有装置存在的问题  15
  1.6 本文主要研究内容  15-16
第2章磁流变阻尼器可控性试验研究  16-34
  2.1 引言  16
  2.2 控制目标及方案  16-19
    2.2.1 控制目标  16-17
    2.2.2 控制策略及方案  17-19
  2.3 磁流变阻尼器参数确定  19-26
    2.3.1 试验设置及其方法  19-20
    2.3.2 试验结果及其分析  20-22
    2.3.3 基于Bingham模型建模  22-26
  2.4 磁流变阻尼器控制程序设计  26-28
    2.4.1 硬件介绍  26
    2.4.2 软件设计  26-28
  2.5 控制试验  28-32
    2.5.1 试验设置及方法  28-29
    2.5.2 试验结果  29-32
  2.6 本章小结  32-34
第3章面向工程应用的磁流变半主动控制系统设计  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 LabVIEW与MATLAB的接口方式简介  34-37
    3.2.1 基于动态数据交换（DDE）技术  34-35
    3.2.2 基于动态链接库（DLL）技术  35
    3.2.3 基于ActiveX自动化  35-36
    3.2.4 基于MATLAB Script节点  36
    3.2.5 接口方式比较  36-37
  3.3 控制原理  37-39
    3.3.1 结构控制用半主动控制算法的概况  37
    3.3.2 结构控制用磁流变阻尼器控制算法  37-39
  3.4 控制系统设计  39-40
  3.5 算例分析  40-45
    3.5.1 三层剪切型框架  40-43
    3.5.2 10 层剪切型框架  43-45
  3.6 本章小结  45-46
第4章剪切式磁流变阻尼器与磁流变液屈服强度测试装置  46-59
  4.1 引言  46
  4.2 平板剪切式阻尼器设计研究  46-53
    4.2.1 设计原理  46-47
    4.2.2 结构设计  47-48
    4.2.3 性能测试  48-50
    4.2.4 结果分析  50-52
    4.2.5 斜拉索用阻尼器尺寸估计  52-53
    4.2.6 平板剪切式阻尼器完善措施  53
  4.3 磁流变夜剪切屈服强度测试方法研究  53-57
    4.3.1 测试原理  53-54
    4.3.2 检测装置及测试方案  54-55
    4.3.3 测试试验及结果分析  55-57
  4.4 该装置完善措施  57-58
  4.5 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-68
致谢  68

磁流变阻尼器控制系统与剪切式磁流变阻尼器试验研究

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