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磁流变阻尼器动态响应特性及其长期静置影响研究

童静  
【摘要】: 磁流变阻尼器是一种采用磁流变液作为工作介质的可控阻尼器件,具有结构简单、响应迅速、能耗低、动态范围大、阻尼力可控等优点,在汽车、土木工程、国防工业等振动控制领域具有广泛的应用前景。动态响应时间是磁流变阻尼器的一项非常重要的性能参数,它直接影响磁流变阻尼器在实际工程中的减振效果和应用范围。本文研究了磁流变阻尼器动态响应时间定义、测试方法及影响因素等重要内容,并以初期制作运行后处于长期静置状态的磁流变阻尼器为试验对象,进行了动态响应特性及相应的测试方法研究。具体研究内容如下: ①概述了磁流变液及其特性,介绍了磁流变阻尼器在实际工程中的经典应用案例。通过回顾磁流变阻尼器动态响应特性以及磁流变阻尼器电流驱动器的研究现状,总结了目前仍存在的问题,简述了本文的研究任务。 ②从流动模式和剪切模式两种基本工作模式着手,基于平板模型和磁流变液的Bingham本构模型推导出混合工作模式下磁流变阻尼器的阻尼力计算公式,明确了阻尼力与活塞速度、励磁电流间的关系。结合车辆悬架磁流变阻尼器的实际运行特点,提出了磁流变阻尼器动态响应的定义方法,并探讨了阻尼器动态响应测试方法研究的若干重要问题,分析了磁流变阻尼器动态响应的影响因素。 ③指出了适用于磁流变阻尼器动态特性研究的专用测试电流源应具备的特点。针对电流驱动器模块,分析了磁流变阻尼器用电流驱动器主电路,采用三端PWM开关模型法建立了负载为磁流变阻尼器的Buck变换器的小信号平均电路模型,并推导出有关的传递函数。基于频率特性设计了补偿网络,以提高系统响应速度并消除稳态误差。基于Saber仿真软件,进行了电流驱动器仿真研究。 ④结合车辆磁流变阻尼器动态响应测试的特点,根据激励信号的不同,设计了两种电流源触发装置。一种是针对三角波激励下,在进行动态特性测试时,对触发位置点的准确度要求不高的特点而设计。另一种触发装置是针对三角波激励下,在进行动态特性测试时,对触发位置点的准确度要求较高的特点而设计的。并对专用测试电流源进行了试验研究,分析了其输出特性及动态响应时间。 ⑤根据本文提出的动态响应时间测试方法和设计的测试系统对初期制作运行后经长期静置的磁流变阻尼器进行了动态特性试验研究。试验研究内容包括:磁流变阻尼器典型动态响应时间求取,长期静置、阶跃电流幅值以及活塞速度对磁流变阻尼器动态响应特性的影响。


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