收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

冲击载荷下磁流变阻尼器动态特性分析及其控制系统设计

张莉洁  
【摘要】: 火炮与自动武器发射时,由于高温高压火药燃气的瞬时作用产生的强冲击载荷将引起武器发射时的振动和跳动,影响着射击精度和稳定性。武器系统中采用反后坐原理对发射时的冲击作用载荷进行有效控制。面对现代武器向大威力,轻量化及高机动性的发展要求,被动式的液压阻尼缓冲装置越来越显示出它的不足和局限性。随着材料科学的发展,以智能材料磁流变液为工作介质的磁流变阻尼器,相比传统的被动阻尼缓冲装置,其输出阻尼力受工作电流实时可控,同时还具有输出阻力大、动态范围宽、响应速度快、低功耗等优良特性,为研究自动武器发射时的冲击缓冲及振动稳定性问题带来了新的机遇和挑战。 将磁流变阻尼器用于武器系统的冲击缓冲装置中,建立后坐阻力闭环控制系统,期望能够对后坐阻力规律和后坐运动进行更好的控制,从而提高武器发射精度,保证发射时的静止性、稳定性,满足对架体载荷和后坐长度的要求。本文以武器系统冲击缓冲为应用背景,采用理论分析,仿真设计,试验验证的方法,深入研究了冲击载荷下,磁流变阻尼器的动态特性及其后坐缓冲控制系统,主要内容及创新之处如下: (1)对冲击载荷下磁流变阻尼器的动态特性进行了研究。通过非线性最小二乘法对试验数据拟合得到:基于Herschel-Bulkley非线性磁流变液本构特性的平行平板恒流模型能够准确描述冲击载荷下后坐过程速度下降阶段磁流变阻尼器的动态特性。针对以上模型在高低速时函数表达不同且形式复杂的缺点,采用双曲正切函数描述低速时阻尼力随速度的平滑下降特性,提出了一种形式统一、表达简洁的磁流变阻尼器动态模型,并对模型进行了参数辨识。通过对冲击后坐过程的数值仿真,证明了以上简化模型的正确性。 (2)对磁流变阻尼器在冲击缓冲应用中的可控性进行分析得到:磁流变阻尼器后坐速度峰值由冲击载荷的能量决定,相同冲击载荷下控制电流对磁流变阻尼器后坐速度峰值影响很小;对后坐运动的控制区为后坐速度峰值过后的速度下降区域。 (3)对磁流变阻尼器的动态响应时间进行了研究。通过对电磁回路的理论分析和试验测试得到,磁流变阻尼器线圈电磁回路中电流的响应时间是磁流变阻尼器响应时间不理想的主要因素。通过对电磁回路的设计校正,改善了电磁回路中电流响应的动态性能,缩短了磁流变阻尼器的响应时间,对于几百毫秒的后坐控制过程,该研究解决了冲击缓冲应用中磁流变阻尼器响应时间过慢的问题。 (4)对磁流变阻尼器后坐控制系统进行了研究。对于系统的非线性,采用逆系统方法加以解决,并对反馈线性化的伪线性系统进行了PI校正;考虑控制系统简化建模引起的未建模动态,以及控制系统参数的不确定性,并针对后坐过程迅速的特点,采用模型参考自适应控制加以解决。通过后坐缓冲试验测试得到:在相同的后坐行程下,运用PI校正和自适应控制方法均能实现对后坐阻力峰值的有效控制,使后坐阻力曲线达到良好的充满度,后坐动态特性令人满意。两种控制方法相比,自适应控制方法比PI校正更为有效。以上结论证明了磁流变阻尼器后坐控制系统设计方法的有效性。 (5)对冲击载荷下磁流变阻尼器的结构优化设计方法进行了研究。提出了冲击缓冲应用中,对磁流变阻尼器的性能要求及设计指标,并采用基于Herschel-Bulkley磁流变液本构特性的平行平板恒流模型,运用多目标规划方法,对磁流变阻尼器进行了优化设计。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 贺国权;;基于功率MOSFET的磁流变阻尼器控制器的研究[J];半导体技术;2006年01期
2 蒙延佩;廖昌荣;张红辉;毛林章;;汽车磁流变阻尼器磁路设计及相关问题研究[J];功能材料;2006年05期
3 金江;刘红梅;王海霞;;磁流变阻尼器的实用计算模型[J];南通大学学报(自然科学版);2006年03期
4 王昊;史小梅;;磁流变阻尼器的磁场分析[J];液压与气动;2009年12期
5 孙浪;冯志华;梁林祖;;基于SimMechanics的含磁流变阻尼器单自由度系统动态性能分析[J];苏州大学学报(工科版);2010年01期
6 王保兵;韩江水;;MR阻尼器的特性试验研究[J];西安科技大学学报;2008年01期
7 宋端坡;佘红;王强锋;俞竹青;;磁流变阻尼器阻尼力控制系统的设计[J];煤矿机械;2009年02期
8 徐晓美;富春;;线圈外置式磁流变阻尼器及其磁场有限元分析[J];拖拉机与农用运输车;2009年05期
9 过啸鸿;王昊;;新型车用磁流变阻尼器设计[J];上海电力学院学报;2010年01期
10 岳德坤;;混合式磁流变阻尼器电磁系统设计[J];成都电子机械高等专科学校学报;2010年01期
11 杜奎;施亮;朱若寒;;磁流变阻尼器动态特性研究[J];中国舰船研究;2011年01期
12 唐龙;岳恩;罗顺安;赵光明;张平;张登友;杨百炼;;磁流变液温度特性研究[J];功能材料;2011年06期
13 潘存治;杨绍普;;磁流变阻尼器及其控制系统动态响应试验研究[J];石家庄铁道学院学报;2005年04期
14 王唯;夏品奇;刘朝勇;;基于Bouc-Wen方程的磁流变阻尼器实验建模[J];振动工程学报;2006年03期
15 李锦华;陈水生;刘喜辉;杨宝山;;磁流变阻尼器半主动控制研究综述[J];铁道工程学报;2006年08期
16 王艳;李洪泉;李文富;;剪切阀式磁流变阻尼器的流体分析[J];山西建筑;2009年28期
17 赵晓妍;;基于DSP的磁流变阻尼器小阻尼力控制系统的设计[J];煤矿机械;2011年06期
18 邓志党;高峰;刘献栋;杜发荣;;磁流变阻尼器力学模型的研究现状[J];振动与冲击;2006年03期
19 王代华;袁刚;李一平;;一种磁流变阻尼器的阻尼器控制器的实验测试[J];功能材料;2006年07期
20 赖大坤;王代华;;一种磁流变阻尼器振动自传感技术[J];功能材料;2006年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈娜;王炅;;冲击载荷下磁流变液在阻尼通道内的流体力学模型[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
2 王炅;朱超;杨哲;黄林;;冲击载荷下磁流变阻尼器控制算法研究[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
3 吴颖;徐丹;王志;;基于弹性应力波传播理论的冲击载荷测量[A];中国运筹学会模糊信息与模糊工程分会第五届学术年会论文集[C];2010年
4 苏佳灿;张春才;禹宝庆;许硕贵;王家林;纪方;;冲击载荷作用下骨盆三维有限元分析及其生物力学意义[A];2008年上海市医用生物材料研讨会论文汇编[C];2008年
5 于亚伦;;岩石动力学的研究内容和动载荷的分类[A];第四届全国岩石破碎学术讨论会论文集[C];1989年
6 吴斌;韩强;杨桂通;;结构中应力波传播问题的一些进展[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
7 杨桂通;;弹塑性系统动力行为探讨[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
8 邹广平;曲嘉;唐立强;;入射杆端部对SHPB装置测试三点弯曲试件动态断裂韧性的影响[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
9 韩婷;杨嘉陵;刘华;;冲击载荷下复合轻质夹芯结构的动力响应研究[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
10 周风华;王永刚;;影响冲击载荷下脆性材料碎片尺度的因素[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张莉洁;冲击载荷下磁流变阻尼器动态特性分析及其控制系统设计[D];南京理工大学;2008年
2 黄继;含磁流变阻尼器自动武器缓冲系统控制理论与技术的研究[D];中北大学;2011年
3 马新娜;基于磁流变阻尼器的高速机车横向振动控制与动力学研究[D];北京交通大学;2012年
4 李延成;冲击载荷下磁流变缓冲器半主动控制研究[D];南京理工大学;2007年
5 涂奉臣;基于磁流变阻尼器的整星半主动隔振技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 涂奉臣;基于磁流变阻尼器的整星半主动隔振技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 刘永强;基于磁流变阻尼器的高速动车组半主动控制与时滞分析[D];北京交通大学;2011年
8 史鹏飞;磁流变阻尼器的拟负刚度控制及实时混合试验方法[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 沈娜;主动变阻尼冲击减振系统的控制研究[D];南京理工大学;2007年
10 刘陆洲;智能逆系统理论及其在感应电机解耦控制中的应用[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱超;冲击载荷下磁流变阻尼器设计优化与控制算法研究[D];南京理工大学;2012年
2 谢鹏飞;高冲击载荷下磁流变阻尼器控制系统设计[D];南京理工大学;2011年
3 程永强;某型地空导弹发射装置动力学分析与导弹出筒速度的控制仿真[D];西北工业大学;2005年
4 王雪峰;冲击扭转载荷下圆柱壳动态屈曲数值研究[D];大连理工大学;2006年
5 付海龙;石油钻机井架动态响应研究[D];大庆石油学院;2005年
6 孟阿军;冲击载荷下加筋板壳结构损伤数值仿真[D];华中科技大学;2007年
7 周俊忠;冲击载荷下身管强度自增强研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 杨芝苗;矿用高强度圆环链冲击性能分析[D];西安科技大学;2009年
9 童静;磁流变阻尼器动态响应特性及其长期静置影响研究[D];重庆大学;2010年
10 王洋;汽车悬架磁流变阻尼器设计与优化研究[D];东北林业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 河间市农机监理站 李艳芬;小四轮拖拉机使用中的问题[N];河北科技报;2007年
2 李水根;动态冲击可了解骶骨骨折机制[N];健康报;2006年
3 ;使用小四轮拖拉机的“误区”[N];吉林农村报;2006年
4 林红梅;检测新设备可自动“筛出”超载车辆[N];新华每日电讯;2007年
5 陈希荣;瓦楞楞型与楞形的设计[N];中国包装报;2008年
6 王枫;“小四轮”使用注意啥[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2007年
7 刘爱顺金军斌;粒子图像测速技术加速“863”项目攻关进程[N];中国石化报;2007年
8 小丽;“快分慢合”离合器操纵四字诀[N];华夏时报;2001年
9 曾星夏文俊;宁波吉江召回部分NE6720D1客车[N];中国质量报;2007年
10 高飞;高性能渗碳齿轮钢的研究[N];科技日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978