[發(fā)明專利]基于頻率辨識(shí)的磁流變阻尼器的控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410845496.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104565182A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金超武;周瑾;甘楊俊杰;劉松;徐園平;徐龍祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F9/53
• 分類號(hào): F16F9/53;G05B13/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種通過(guò)頻率辨識(shí)實(shí)現(xiàn)磁流變阻尼器控制的方法及其結(jié)構(gòu)，屬于磁流變阻尼器控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磁流變液是一種新型智能材料，主要是由非導(dǎo)磁性液體和均勻分散于其中的高導(dǎo)磁率、低磁滯性的微小磁性顆粒組成，為了保證磁流變液的懸浮穩(wěn)定性，通常還包括適量的外加劑。在磁場(chǎng)作用下，它可在瞬間內(nèi)（10毫秒左右）由流動(dòng)性能良好的牛頓流體變?yōu)锽ingham半固體，且這種變化連續(xù)、可控、可逆。

磁流變阻尼器使用磁流變液來(lái)控制阻尼，是最新的阻尼控制方法之一。磁流變阻尼器除了所需動(dòng)力源很少以外，還具有性能安全可靠，制造成本較低等優(yōu)點(diǎn)。目前磁流變阻尼器的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，比如滾筒洗衣機(jī)、汽車以及武器裝備等。磁流變阻尼器的原理是通過(guò)改變磁極線圈的電流來(lái)獲得不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)，使其工作缸內(nèi)的磁流變液的流動(dòng)特性發(fā)生變化，從而改變磁流變阻尼器所提供的阻尼力大小。因此，提供一種合適的控制方法是提高磁流變阻尼器性能的關(guān)鍵因素之一。

對(duì)于一個(gè)磁流變阻尼器的隔振系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者提出了許多針對(duì)磁流變阻尼器的控制策略，主要有恒定加壓式、Heaviside函數(shù)式、動(dòng)力逆模型加壓式、離散加壓式、智能加壓式等幾種，每種控制策略都有其優(yōu)點(diǎn)也存在一定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于頻率辨識(shí)的磁流變阻尼器的控制方法，其通過(guò)辨識(shí)振動(dòng)信號(hào)的頻率，基于磁流變阻尼器所處的環(huán)境，對(duì)磁流變阻尼器進(jìn)行控制；本發(fā)明能夠有效識(shí)別磁流變阻尼器的振動(dòng)頻率、控制簡(jiǎn)單且可靠。

為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案：

一種基于頻率辨識(shí)的磁流變阻尼器的控制方法，通過(guò)使用采樣信號(hào)頻率辨識(shí)的方法，辨識(shí)磁流變阻尼器的隔振系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)頻率，以控制磁流變阻尼器輸出的阻尼大小，使得磁流變阻尼器在高頻狀態(tài)下不輸出阻尼，低頻狀態(tài)下輸出阻尼。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述隔振系統(tǒng)包括基礎(chǔ)板和響應(yīng)板；磁流變阻尼器置于基礎(chǔ)板和響應(yīng)板之間，且響應(yīng)板之間通過(guò)均布的彈性支撐柱支撐在基礎(chǔ)板上方。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性支撐柱包括支座以及鋼絲繩彈簧；支座固定安裝在基礎(chǔ)板上，而鋼絲繩彈簧一端安裝在支座上，另一端則與響應(yīng)板連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，隔振系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)包括基礎(chǔ)板的振動(dòng)信號(hào)和/或響應(yīng)板的振動(dòng)信號(hào)；響應(yīng)板的振動(dòng)信號(hào)、基礎(chǔ)板的振動(dòng)信號(hào)同時(shí)輸入時(shí)，先進(jìn)行差動(dòng)分析，得到相對(duì)振動(dòng)信號(hào)后，再對(duì)所得到的相對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率辨識(shí)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，基礎(chǔ)板的振動(dòng)信號(hào)由基礎(chǔ)板的位移或加速度傳感器反饋；響應(yīng)板的振動(dòng)信號(hào)由響應(yīng)板的位移或加速度傳感器反饋。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，高頻狀態(tài)、低頻狀態(tài)的界限由磁流變阻尼器隔振系統(tǒng)的固有頻率來(lái)決定。

根據(jù)以上的技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過(guò)辨識(shí)頻率的方法來(lái)控制磁流變阻尼器，可以有效減小磁流變阻尼器的傳遞率，并且靈活的改變磁流變阻尼器的阻尼。簡(jiǎn)化了控制流程，提高了磁流變阻尼器的利用效率和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為磁流變阻尼器隔振模型主視圖。

圖2為單自由度隔振模型示意圖。

圖3為單自由度隔振系統(tǒng)的傳遞率-頻率比關(guān)系曲線。

圖4是本發(fā)明所述磁流變阻尼器的第一種控制流程圖。

圖5是本發(fā)明所述磁流變阻尼器的第二種控制流程圖。

圖中：1是響應(yīng)板，2是鋼絲繩彈簧，3是磁流變阻尼器，4是支架，5是基礎(chǔ)板。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本發(fā)明之所以能夠通過(guò)頻率辨識(shí)來(lái)控制磁流變阻尼器，是基于磁流變阻尼器隔振系統(tǒng)的傳遞率示意圖。磁流變阻尼器隔振系統(tǒng)的主視圖如附圖1。其中附圖1中1是響應(yīng)板，2是鋼絲繩彈簧，3是磁流變阻尼器，4是支架，5是基礎(chǔ)板。其中磁流變阻尼器隔振系統(tǒng)的基礎(chǔ)板和響應(yīng)板由完全對(duì)稱分布的四個(gè)支座和四個(gè)鋼絲繩彈簧連結(jié)在一起。磁流變阻尼器被螺絲固定連結(jié)在基礎(chǔ)板和響應(yīng)板的正中位置，基礎(chǔ)板與振動(dòng)源完全約束。

磁流變阻尼器隔振系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型類似于一個(gè)單自由度的隔振模型。圖2是單自由度隔振模型示意圖，如圖所示，1是響應(yīng)板，質(zhì)量為，振動(dòng)為；?2是鋼絲繩彈簧，剛度為；3是磁流變阻尼器，阻尼為；4是基礎(chǔ)板，振動(dòng)為。磁流變阻尼器固定在基礎(chǔ)板和響應(yīng)板之間，基礎(chǔ)振動(dòng)位移為：

其中分別為基礎(chǔ)振動(dòng)的幅值和角頻率。

建立系統(tǒng)振動(dòng)微分方程如下：

??????（1）