[發(fā)明專利]基于動態(tài)遲滯單元的磁流變阻尼器數(shù)學(xué)模型及動態(tài)遲滯單元

在審

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• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108595838A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙新龍;沈帥;吳雙江
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F16F9/53
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33285
• 代理人: 郭云梅

本發(fā)明公開了一種基于動態(tài)遲滯單元的磁流變阻尼器數(shù)學(xué)模型及動態(tài)遲滯單元，其中數(shù)學(xué)模型是一種動態(tài)遲滯單元與粘塑性模塊結(jié)合的磁流變阻尼器模型，將磁流變阻尼器的阻尼力分解成滯變阻尼力與粘滯力之和，其中動態(tài)遲滯單元為磁流變阻阻尼器特性提供遲滯特性，精確表達了變電流的情況下阻尼力?速度的關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單，易于分析，便于控制器設(shè)計。而動態(tài)遲滯單元增加了積分比例系數(shù)ki和死區(qū)寬度x₀來適應(yīng)磁流變阻尼器不同的滯環(huán)寬度和不同的滯環(huán)賦值，克服該問題本發(fā)明提供的動態(tài)遲滯單元通過增加了積分比例系數(shù)ki和死區(qū)寬度x₀更好地模擬磁流變阻尼器性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明首先涉及一種數(shù)學(xué)模型，其次還涉及一種用于構(gòu)成該數(shù)學(xué)模型的動態(tài)遲滯單元；該數(shù)學(xué)模型尤其是針對于磁流變阻尼器遲滯特性，其中動態(tài)遲滯單元是構(gòu)成該遲滯數(shù)學(xué)模型的主要部分。

背景技術(shù)

磁流變阻尼器(簡稱MR阻尼器)是由磁流變技術(shù)研究制造成的一種阻尼器，該阻尼器利用外磁場作用于磁流變液(磁流變液屬于可控流體，智能材料中研究較為活潑的一種，磁流變液由高磁導(dǎo)率、低磁滯性微小軟磁性顆粒和非導(dǎo)磁性液體混合而成的懸浮體。這種懸浮體在零磁場條件下呈現(xiàn)出低粘度的牛頓流體特性，而在強磁場作用下則呈現(xiàn)出高粘度的低流動性的Bingham特性)上改變其特性。具體是的在無外力作用下時磁流變液呈牛頓流體特性，當存在外力作用時，為了吸收外力，實現(xiàn)吸能減震作用，控制作用于磁流變液上的磁場力，加大磁場力，使磁流變液磁化，呈低流動性的Bingham特性用于抵消外力，達到阻尼作用。

磁流變阻尼器是通過改變控制裝置的參數(shù)來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的可調(diào)控制，其主要特點是所需外加能量很少、裝置簡單、不易失穩(wěn)，可以在一定的范圍內(nèi)通過調(diào)整磁場強度來調(diào)整減振器的阻尼系數(shù)，實現(xiàn)振動的半主動控制。現(xiàn)有的磁流變阻尼器的工作模式有以下三種模式：

1、壓力驅(qū)動模式或流動模式，此種模式為目前最多的一種工作模式。其工作原理如圖1所示，磁流變液在壓力的作用下通過固定的磁極，磁流變液流動的方向與磁場方向垂直，可以通過改變勵磁線圈的電流控制磁場的變化，使磁流變液的流動特性發(fā)生變化，進而使磁流變阻尼器的阻尼力發(fā)生變化，達到阻尼作用。此工作模式可以用于伺服控制閥、阻尼器和減震器。

2、直接剪切模式，該模式的原理如圖2所示。該模式中只有一個磁極固定，另一個磁極作平行于固定磁極的運動或繞固定磁極旋轉(zhuǎn)，磁流變液在可移動磁極的作用下通過可控磁場，此結(jié)構(gòu)中磁場方向同樣垂直于磁流變液液體流動方向。該模式適合用于離合器、制動器、鎖緊裝置和阻尼器等磁流變器件。

3、擠壓模式，該模式工作原理如圖3所示。該模式中磁極移動方向與磁場方向相同，磁場方向與磁流變液的流動方向垂直，磁流變液在磁極運動時同時受到擠壓和剪切作用，磁流變液在磁極壓力的作用下向四周流動磁極移動位移較小，磁流變液產(chǎn)生的阻尼力較大。該模式可以用于低速小位移(一般小于1mm)、大阻尼力的磁流變阻尼器和減振設(shè)備等。

從以上三種模式可知，磁流變阻尼器在使用過程中控制方便，只需改變勵磁線圈上的電流大小即可實現(xiàn)阻尼力大小的改變，實現(xiàn)控制目的。但是由于磁流變阻尼器磁流變液在退磁過程中具有遲滯性，故磁流變阻尼器本身固有的非線性的遲滯特性會影響控制精度。

在研發(fā)磁流變阻尼器時，考慮到磁流變阻尼器固有的非線性的遲滯特性的影響，研發(fā)過程中采用數(shù)學(xué)建模的方式對磁流變阻尼器各項性能進行研究，再制造滿足條件的磁流變阻尼器。