磁流变阻尼器智能控制器研制与试验分析.pdf

2013年
仪故木或器
2013
第9期
Instrument Technique and Sensor
磁流变阻尼器智能控制器研制与试验分析
刘涛,郭迎庆,陈勇,徐赵东
(1.南京林业大学机械电子工程学院,江苏南京210037;2.东南大学土木工程学院,江苏南京21006)
:融流变阻尼器是一种智能减振裳置,可通过改变其励磁线中的控制电流以实现对其阻尼力的实时控制。文
中针对其这一特点,研制了一种集信息采集系統和控制系统为一体的磁流变阻尼器智能控制器。该控制器实现了对被控
系统加速度的实时采集和基于宽调制技术的流变阻尼器控制电流的实时控制。试验分析表明:智能控制器能准确
采集被控系统的实时加度,并能根据采集到的加速度值确定磁流变阻尼器的控制电流,且精度较高。
关词:磁流变阻尼器;智能控制器;脉宽调劊
中分类号:TP342
文献标识码:A
文章编号:1002-1841(2013)09-0021-03
Design and Experiment Analysis of Intelligent Controller for MR Dampers
LIU Tao, GUO Ying-qing, CHEN Yong XU Zhao-dong
(1.Mechanical and Electronic Enineering College, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, china
2.School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096)
Absract: Magne rheological damper(MRD)is a kind of intelli ent vibration mitigation device, whose damping forces can e
controlled by adjusting con cu s of e MRD coils This aer eope a n i n cler of MRD, integrating the
in omation collection s m a e on s m Te intelli en controller can collect the real-time acceleration responses of the
system and produce the real-time control currens of MRD ased on pulse width modulation(PWM). The experimental analysis
shows that the in e li ent con ler of MRD can aurel collect e real-time accelera on responses of the system, and decide the
reasonable control currents of MRD by using the acceleration responses
Key words: magnetorheological dampers(MRD in ent controller; pulse width modulation(PWM)
0引喜
低、便于现场调试、可满足磁流变阻尼器的应用需求。
磁流变液是1948年由 Rabinow发明的一种可控流体,是1磁流变阻尼器力学模型
智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低
磁流变阻尼器是应用磁流变液在强磁场下的快速可逆流
磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。变特性而制造的减振控制装置,而描述磁流变液性能的Bing
由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其ham模型是磁流変阻尼器常采用的力学模型之一,其应力和
流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系,因此应变关系为:
是一种用途广泛、性能优良的智能材料。用磁流变液制作的减
r=r,sgn(?)+ηγ
振阻尼器具有功耗低、响应速度快、结构简单,阻尼力连续可调式中r为磁流变液的剪应力;为剪切应变速率;,为由磁场
等特点,已应用在桥梁、建筑、汽车等领域。磁流变阻尼器的阻引起的剪切屈服应力;m为流体的动力粘度;sgn(?)为符号函
尼力变化是通过改变线圖中的电流以获得磁场强度的变化,从
数。
而使液体的粘度发生变化,最终得到所需要的阻尼力。美国
剪切屈服应力ィ,和控制电流「之间的关系式为
Iad公司、摩托罗拉公司等都设计并制作了关于磁流变阻尼器
T, =Ale"+A2ln(1+e)+A3l
在汽车等领域的智能控制器。刘泽西设计了用于磁流变阻式中:A1=-1314,A2=1480,4,=1281分别为与磁流变液性
尼器的可控电流放大器日。南京理工大学、重庆大学等设计了能相关的系数;e为自然常数。
磁流变阻尼器的电流驱动器,但用于建筑结构磁流变阻尼器的
磁流変阻尼智能控制器研制
控制器的相关研究很少。
2.1研制思路
文中根据磁流变阻尼器通过电流来控制阻尼力的原理,结
基于 Bingham模型,由式(2)可知剪切屈服应力r,与电流
合磁流变阻尼器的力学模型,设计了一种基于脉宽调制技术的J密切相关,所以控制电流是设计磁流变阻尼器智能控制器的
磁流变阻尼器智能控制器,该智能控制器具有信息采集信号关键。
处理、控制信号输出为一体的优点,而且简单、易于实现、成本
工程应用中,常需通过调整电流改变剪切屈服应力ヶ,进
而改变结构的振动特性。根据加速度传感器实时采集受控系
资助项目:国家自然科学基金项目(6104060;国家NSAF联合基金项目统的加速度值,经单片机中控制算法的处理,输出对应不同占
(11176008);江苏省科技支撑计划项目(BE2010069)。
收稿日期:2012-10-25收修改稿日期:2013-06-20
空比PWM脉冲波形,如图1所示。图1中v为PWM的高电