[發明專利]一種磁流變阻尼器的磁滯補償控制方法

有效

• 申請號: 201810623902.9
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108775370B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李趙春;王皖君;龔瑤
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 王清義

本發明公開了一種磁流變阻尼器磁滯補償方法。包括步驟為：以目標可調阻尼力為依據，根據磁流變阻尼器的設計參數計算相應的目標磁感應強度；將霍爾傳感器嵌入到磁流變阻尼器的阻尼通道中，實時檢測阻尼通道中垂直穿過磁流變液的磁感應強度；以目標磁感應強度與檢測磁感應強度的誤差作為分數階PID控制器的輸入；將所述分數階PID控制器的輸出傳送至電流驅動器，電流驅動器產生相應的電流通入磁流變阻尼器的勵磁線圈，構成磁感應強度閉環控制系統，使得實際磁感應強度跟蹤目標磁感應強度，實現磁滯補償控制。通過上述方式，本發明提供的一種磁流變阻尼器磁滯補償方法，抑制磁流變阻尼器磁滯非線性特性對沖擊緩沖控制系統響應速度、控制精度的負面影響。

技術領域

本發明涉及基于磁流變阻尼器的振動控制領域，特別涉及一種采用多點嵌入霍爾傳感器測量磁感應強度和分數階控制理論實現磁滯補償的方法。

背景技術

磁流變阻尼器是利用磁流變液在外加磁場作用下可在毫秒量級內實現液體、粘滯體與半固體之間的連續且可逆變換而制成的一種新型智能裝置，由于具有結構簡單、阻尼力連續可控且可調范圍大、響應速度快以及能耗低等優點，正逐漸應用于車輛工程、土木工程以及武器系統等領域。然而，磁流變阻尼器自身固有的磁滯非線性問題限制了其在工程上的廣泛應用，極大的影響了阻尼器阻尼力的預測和控制精度。尤其在沖擊緩沖系統中，磁流變阻尼器的磁滯特性尤為突出。原理上，磁流變阻尼器通過改變輸入電流來控制輸出阻尼力，而輸入電流產生磁場強度H，另一方面，輸出阻尼力是磁感應強度B的函數，因此，鐵磁材料的B和H之間的磁滯現象就表現為可調阻尼力(庫侖阻尼力)和輸入電流之間的磁滯非線性，這種磁滯非線性特性給磁流變阻尼器的控制帶來了極大的挑戰，尤其在高速沖擊緩沖環境中。目前，現有關于磁流變阻尼器的非線性研究主要從動力學角度出發，進行磁流變阻尼器的阻尼力和速度之間的滯回非線性建模或控制，而關于磁流變阻尼器由鐵磁材料磁化導致的磁滯非線性問題的解決方法較少，為克服該問題，常用的方法在建立磁流變阻尼器的磁滯模型并集成到控制方法中，盡管可以通過數學模型表征磁滯非線性，但這種開環控制方法忽略了建模后系統參數的變化，并不能取得理想的控制效果。因此，磁流變阻尼器的磁滯補償方法對提高磁流變阻尼器沖擊緩沖系統的控制性能具有重要作用。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種磁流變阻尼器磁滯補償方法，補償由鐵磁材料引起的磁流變阻尼器輸出阻尼力與輸入電流之間的磁滯非線性。

為解決上述技術問題，本發明的一種磁流變阻尼器的磁滯補償控制方法，包括以下步驟：

1)根據磁流變液廠家提供的屈服剪切應力τ_y與磁感應強度B之間的τ_y～B特性曲線進行擬合，得到B與τ_y的函數關系：

B＝f(τ_y)

2)根據沖擊緩沖控制要求設定目標可調阻尼力F_τ，計算目標磁感應強度B_desired：

其中，c₂為與磁流變阻尼器結構參數相關的阻尼系數；

3)將霍爾傳感器嵌入到磁流變阻尼器的阻尼通道中，由霍爾傳感器的輸出電壓實時計算出垂直穿過磁流變液的實際磁感應強度B_measured：

B_measured＝S·u

S為霍爾傳感器的靈敏度(mv/G)，u為霍爾傳感器輸出電壓(V)；

4)將目標磁感應強度B_desired與實際磁感應強度B_measured的誤差作為分數階PID控制器的輸入，設計分數階PID控制器，所述分數階PID控制器的輸出形成電流驅動器的控制量，電流驅動器產生相應的電流通入磁流變阻尼器的勵磁線圈，構成磁感應強度閉環控制系統；