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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

黄永虎  
【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。


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