[發明專利]一種基于組合懸置的發動機隔振系統及控制方法

無效

• 申請號: 200810069290.X
• 申請日: 2008-01-23
• 公開（公告）號: CN101220845A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 李銳;陳偉民;廖昌榮;張紅輝;余淼;劉會兵
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;B60K5/12;B63H21/12
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及自動控制領域，具體涉及一種基于組合懸置的發動機隔振方法。

背景技術

發動機是車船等運載器上的主要振源，能在寬頻范圍隔振的懸置系統，可有效降低發動機振動能量的傳播，提高運載器的耐久性和乘坐舒適性。

目前，發動機普遍采用橡膠彈性體制成的被動懸置隔振系統，其結構簡單、成本不高，在低頻范圍有較好的隔振效果，但阻尼偏??；在高頻時橡膠會出現動態硬化，動剛度顯著增大，而阻尼幾乎不變，不能滿足發動機在高頻范圍隔振降噪的性能要求。近年研究的液壓懸置，能夠抑制發動機共振，但仍存在低頻阻尼偏小、液體高頻動態硬化等問題，致使發動機寬頻隔振的目標仍然難以實現。

隨著智能材料的發展，采用電/磁流變液等可控流體的懸置成為動力裝置隔振的重要發展方向。但電流變懸置需要較高的工作電壓，用于運載器的發動機隔振實現中有一定的技術難度。用磁流變液制成的阻尼器，能夠在可控電流產生的可控磁場下，改變磁流變液的流動特性，從而在寬頻范圍實現阻尼可調。目前，國內外對磁流變阻尼器件的研究已經基本成熟，廣泛應用于車輛、機械、土木工程、航空航天等。

近年來，在發動機隔振系統中，有采用橡膠和電/磁流變阻尼器組成并聯懸置的隔振方式，需在各支承點都加裝電/磁流變阻尼器和配置多個傳感器，因此隔振系統較為復雜且價格較為昂貴。為了提高發動機隔振系統的性價比和實用性，在原有的多個橡膠彈性體的基礎上，加上單個磁流變阻尼器，可構成組合懸置隔振系統，從而充分利用橡膠彈性體的被動剛度特性和磁流變阻尼器的可控阻尼優勢進行隔振。

目前，在發動機的隔振控制方法上，只針對裝有多個阻尼可控懸置的隔振系統進行了研究，且普遍采用的是單一控制策略，很難在寬頻動態隔振范圍取得滿意效果。由于發動機隔振的動態過程具有不確定性，難以建立精確數學模型，因此需要尋求一種不依賴數學模型的、采用多種控制策略的半主動控制方法，在發動機不同的振動激勵頻率和阻尼器不同的運動狀態下，探索寬頻激勵下基于組合懸置的發動機隔振控制問題，這具有重要的現實意義。

發明內容

本發明提出一種基于組合懸置的發動機隔振系統及控制方法，其目的有兩個。一是從提高運載器發動機隔振系統性價比的角度出發，充分利用多個橡膠彈性體被動剛度特性和單個磁流變阻尼器可控阻尼優勢，構成基于組合懸置的可控阻尼發動機隔振系統。二是針對發動機隔振動態過程具有不確定性、單一控制策略很難使發動機在寬頻范圍獲取滿意隔振效果的問題，采用一種不依賴于精確模型的、包括兩種控制策略的半主動控制方法，根據發動機振動激勵頻率、基座受力和阻尼器運動狀態改變組合懸置系統的阻尼力，在降低發動機自身振動的情況下，抑制發動機振動能量向運載器機體的傳遞，使發動機在寬頻范圍內有效隔振。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：設計一種隔振系統，具體包括：多個橡膠彈性體分別放置于基座上的各個支承點，單個磁流變阻尼器斜置在發動機中部和基座之間，且所在平面過發動機質心并與發動機輸出軸垂直，構成基于組合懸置的發動機單層隔振系統；一個二維加速度傳感器安裝在靠近磁流變阻尼器上端的發動機機體上，一個力傳感器安裝在位于磁流變阻尼器下端的基座上，分別在線提取發動機機體垂向、橫向振動加速度和基座垂向振動力；算法模塊計算發動機振動激勵頻率和橫向振動速度，建立垂向隔振模糊控制規則和橫向減振狀態控制規則，確定磁流變阻尼器的斜向控制力；控制器根據斜向控制力確定阻尼器驅動電流，輸入磁流變阻尼器，改變阻尼器中通電線圈產生的磁場強度，以實時調節組合懸置的阻尼力，使發動機在寬頻范圍有效隔振。

本發明還提出一種基于組合懸置系統的發動機隔振控制方法，該控制方法包括如下步驟：

(1)加速度傳感器和力傳感器分別在線提取與磁流變阻尼器相連的發動機機體的垂向、橫向振動加速度和基座垂向振動力；

(2)算法模塊計算發動機振動激勵頻率和橫向振動速度，建立垂向隔振模糊控制規則和橫向減振狀態控制規則，根據激勵頻率和垂向振動力求解垂向阻尼力F_Z；根據橫向振動加速度和橫向振動速度確定橫向阻尼力F_Y；由垂向阻尼力和橫向阻尼力合成磁流變阻尼器的斜向控制力F，計算公式為F＝|F_Z/sinθ+F_Y/cosθ|，其中θ為磁流變阻尼器與基座的夾角；

(3)控制器根據磁流變阻尼器輸入輸出特性和斜向控制力確定阻尼器驅動電流；