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磁流变液减振控制系统的设计与研究

作　者: 潘明峰
导　师: 胡长华
学　校: 北京理工大学
专　业: 固体力学
关键词: 磁流变液磁流变阻尼器半主动控制模糊控制 DSP(数字信号处理器)
分类号: O328
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

磁流变液是一种智能材料,它的表观粘度和剪切屈服应力可随外加磁场的变化而发生改变。这种独特的性能使得磁流变液可被用作可控阻尼介质,应用于制作可实时调节的变阻尼器。磁流变阻尼器作为一种半主动控制装置,它仅需少量的能源输入来维持控制系统工作,为结构振动控制提供了一种很好的控制设备。本文研究基于磁流变阻尼器的结构振动半主动智能控制技术,用于实现有效控制结构振动的目的。本文首先介绍了磁流变液、磁流变效应机理及磁流变液的力学性能,之后从磁流变阻尼器的工作特性入手,建立与车辆悬架相似的振动系统的力学模型,并分析了天棚阻尼控制算法和模糊控制算法等算法的原理和各自特点,列出了动力学方程,利用MATLAB软件及相应的工具箱对控制算法进行了仿真计算,对仿真效果作了评价,从理论上证明了减振系统的可行性。之后通过自行设计制作的振动系统及磁流变阻尼器进行实验分析,采用了TI公司的32位数字信号处理芯片TMS320F2812作为信号采集和处理的核心,编写程序,分别加入了开关控制算法和模糊算法,得出了较为满意的实验结果并作了相应的分析,验证了磁流变减振系统及算法的可行性。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-14
  1.1 磁流变液材料及研究现状  6-9
    1.1.1 磁流变液材料的成分  6
    1.1.2 磁流变液的工作机理及流变特性  6-8
    1.1.3 磁流变阻尼器件的工作模式  8-9
  1.2 磁流变阻尼器的应用  9-10
  1.3 磁流变阻尼器在半主动控制系统中的应用  10-12
    1.3.1 结构振动控制概述  10-11
    1.3.2 以磁流变液为代表的新材料在半主动控制中的应用  11-12
  1.4 数字信号处理器应用于振动控制领域  12-13
  1.5 本文研究目的及主要内容  13-14
第二章磁流变阻尼减振控制系统的模型与控制仿真  14-28
  2.1 磁流变液减振器整体力学模型的建立  14-16
    2.1.1 模型简化与若干假设  14-15
    2.1.2 仿天棚阻尼半主动控制模型  15-16
  2.2 开关控制算法的仿真  16-19
    2.2.1 开关控制算法概述  16
    2.2.2 控制策略的Simulink 仿真  16-19
  2.3 模糊算法的SIMULINK 仿真  19-26
    2.3.1 模糊算法概述  19-20
    2.3.2 模糊算法的仿真实现  20-26
  2.4 两种主动控制算法与常阻尼被动控制的仿真的比较  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章磁流变减振控制系的软硬件设计  28-43
  3.1 概述  28-29
  3.2 控制系系统的硬件设计  29-34
    3.2.1 可编程DSP 芯片简介  29-31
    3.2.2 TM5320F2812 DSP 控制器的结构特点及应用  31-32
    3.2.3 信号采集部分的选用  32
    3.2.4 驱动放大电路的设计  32-34
  3.3 装有磁流变阻尼器的振动系统结构  34-36
    3.3.1 概述  34-35
    3.3.2 磁流变减振器的设计制作  35-36
  3.4 控制系统的软件设计  36-42
    3.4.1 信号采集与PWM 信号输出  36-38
    3.4.2 有关算法的程序  38-41
    3.4.3 对两种算法应用于程序的分析  41-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章磁流变减振器控制实验  43-50
  4.1 PWM 可变占空比输出结果  43-45
    4.1.1 DSP 的PWM 输出端在常占空比下的输出波形  43-44
    4.1.2 驱动放大电路输出端在常占空比下的输出波形  44-45
  4.2 开关控制算法的实验分析  45-46
  4.3 模糊控制算法的实验分析  46-48
  4.4 实验结果分析  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章全文总结  50-52
  5.1 结论及工作总结  50
  5.2 展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-55

磁流变液减振控制系统的设计与研究

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