磁流变阻尼器的Bingham模型及其Simulink仿真分析

自1972年J.T.P.Yao(瑶治平)提出土木工程界的结构振动控制以来,结构保护系统受到了广大研究者的普遍关注,这种保护系统可以用来降低自然灾害对土木工程建筑的损害,由于磁流变阻尼嚣结构简单、动态范围大、能耗低、出力大、鲁棒性良好,能够满足不同工程项目需求的同时还提供有效的结构抗震抗风手段,目前它是一种非常有前途的丰主动结构减震装置,本文首先介绍了磁流变液和阻尼嚣的特性和优点,然后详细介绍了磁流变阻尼器的Bingham模型以及Simdink的强大功能,并在Simulink中进行Bingham模型的仿真分析,得出一些有益结论.     

一种磁流变阻尼器非参数模型

基于Bingham塑性模型的基本思想,建立了一种简单的磁流变阻尼器非参数模型.该模型假设MR阻尼器的阻尼力由3项构成：气囊力、MR流体粘性阻尼力以及由于磁场作用所引起的阻尼力.气囊力被表示为活塞位移的线性函数.磁场引起的阻尼力则表示为一个没有线性增长的磁滞环.理论与实验结果的比较指出：非参数模型数据与实验数据吻合较好.该文所提出的模型,具有各参数物理意义清晰,容易根据实验数据确定的特点,可以用来描述一类线性比较好的MR阻尼器.     

分体式磁流变阻尼器设计

为了降低磁流变阻尼器的维修难度,提高磁流变阻尼器的工作可靠性,设计了分体式磁流变阻尼器．该阻尼器由液压缸和磁流变控阀组成．磁流变控阀的内部包含阻尼通道和励磁线圈．通过对磁流变控阀的控制实现阻尼器输出力的控制．介绍了分体式磁流变阻尼器的工作原理．以最大输出力为490N的分体式磁流变阻尼器设计过程为例,给出了磁流变控阀的设计过程和结构参数．     

加速度反馈磁流变阻尼器半主动控制

在建筑结构的半主动控制中，多以结构的位移和速度反应作为状态反馈，但是实际工作中会产生测量不便以及误差累积等问题，为此，利用加速度测量简单，可靠的特点，采用加速度作为反馈变量来实现建筑结构的磁流变阻尼器半主动振动控制，计算实例分析结果表明，此控制策略能够有效地减少结构的地震反应，并能取得与主动控制策略几乎相当的控制效果。     

基于ANSYS的剪切式磁流变液阻尼器磁路的有限元分析及相关研究

在电磁场有限元理论的指导下,应用有限元软件中的电磁场分析模块--ANSYS/Multiphysics,对剪切式磁流变液阻尼器进行了磁路分析,比较了两种阻尼器的磁力线和磁感应强度分布,分析了剪切式磁流变液阻尼器设计过程中应该注意的问题.基于Bingham塑性流体模型建立了阻尼力数学模型,根据有限元分析数据利用MATLAB...     

磁流变阻尼器动态性能分析

磁流变材料由悬浮于载体液中的磁化微粒和添加剂构成，根据磁流变效应设计的磁流变液体阻尼器具有结构紧凑、功耗低、阻尼力大、动态范围广、响应速度快等特点，其阻尼力可以通过调节外加的磁场大小来控制。该文结合具体工程应用从磁流变材料流变特性、动力学、机械学和电磁学的角度出发，建立了磁流阻尼器的动力学模型，应用该模型可由磁流变阻尼器设计参数得到其动力学特性曲线，并与试验结果进行比较，为磁流阻尼器设计和工程应用提供了参考。     

磁流变阻尼器的实用计算模型

针对磁流变阻尼器,介绍了Bingham塑性模型和非线形滞回双粘性模型,提出了一种新的计算模型-双曲正切滞回模型.对三种计算模型进行了仿真分析,并与试验结果进行对比研究.结果表明,双曲正切滞回模型能很好地描述磁流变阻尼器的力学性能,且形式简单、概念明确,适合实际应用.     

磁流变阻尼器力学性能及减震试验研究

通过RD1097型MR阻尼器的力学性能试验,获得不同频率、不同振幅、不同输入电流下的阻尼力与位移、速度的关系曲线;提出一种改进的MR阻尼器反正切函数非线性模型;采用RD1097型MR阻尼器,进行正弦波和El-Centro波下的MR阻尼器减震试验研究.研究结果表明:提出的阻尼器力学模型具有识别参数少、编程方便、精度较高等特点,不仅能较准确描述低速下阻尼力与速度的关系,而且能模拟摩擦滞后效应,对于固定频率振动和随机地震波下的阻尼力模拟有效;MR阻尼器具有较好的减震效果,在El-Centro波激励下,可使位移峰值及其均方根分别减小62.75%和77.17%.     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(I):单盘悬臂转子

从Bingham模型出发，推导出用于转子振动控制的剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算公式；利用Langrange方程建立了磁流变液阻尼器－单盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程，为转子系统动力持性的理论分析奠定基础。     

磁流变阻尼器减振座椅的研究

建立了磁流变减振座椅的数学模型,设计了相应的总体方案.阐明了减振系统的结构及工作原理,并采用模糊控制策略进行控制系统的软、硬件设计,实验结果表明,座椅的动态特性得到明显改善,减振效果良好.     

光伏系统最小二乘法的MPPT追踪

为了克服传统固定电压法和扰动法存在的缺陷,提出了基于三点最小二乘法的最大功率点跟踪方法.该方法将定步长与变步长相结合,提高了追踪最大功率点的准确性、快速性以及输出电压的稳定性.利用Simulink建立仿真模型,在不同的起始电压和步长的情况下,追踪光伏电池的最大功率点.仿真及实验结果表明:三点最小二乘在最大功率点跟踪控制过程中跟踪精确,系统工作稳定,输出功率有明显提高.     

一类非线性磁流变阻尼系统的局部分岔

作者研究了一类非线性磁流变阻尼系统的局部分岔,运用中心流形定理讨论了系统具单零特征值时的普适开折,给出了分岔集与相图,并进一步证明了在系统内的小参数扰动下系统将发生音又分岔.     

基于Simulink的双闭环调速系统仿真研究

转速、电流双闭环调速系统是当前应用最广的直流调速系统,利用电流调节器和转速调节器实现了串级控制,从而可以无限逼近理想起动过程.采用工程设计方法,建立了系统的动态数学模型,并基于自动控制系统快、准、稳的准则完成了系统设计.同时,利用Simulink进行了系统仿真,给出了仿真框图和仿真结果.通过对结果的分析进一步验证了双闭环调速系统的优越性.     

汽车磁流变半主动悬架控制系统设计

文章采用工程易于实现的模糊控制方法,设计了磁流变半主动悬架模糊控制器;进行了车身垂直加速度、车速采集和减振器驱动等硬件系统的电路设计;软件设计中移植了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ,采用多任务程序的设计方法;利用自主开发的磁流变减振器以及控制器,对国产昌河CH711A轿车进行改装并进行实车道路对比试验;实验表明,设计的磁流变半主动悬架控制器可以有效地降低车身垂直加速度,改善整车行驶平顺性。     

MR阻尼器的特性试验研究

介绍了磁流变阻尼器的结构和工作原理,并对磁流变阻尼器的阻尼力性能进行了试验研究。结果表明:磁流变阻尼器是一种可实现半主动控制的理想装置,为其在结构振动控制中的应用奠定了基础。     

基于反馈线性化的车用无刷直流电机转矩随动控制

基于输入输出反馈线性化提出了一种无刷直流电机电周期内12个工作区间（包括续流期）的转矩脉动控制方案。在电机系统内动态性能的分析基础上,证明了控制算法的稳定性。基于Matlab/Simulink对车用电机驱动系统进行建模及仿真验证。结果表明,中低速时转矩跟随迅速且转矩脉动不超过0.1%;高速时转矩跟随迅速但转矩脉动无法有效抑制。高速时表现不佳的根本原因是车载电源电压有限,控制器输出饱和。所提出的反馈线性化控制方案在车辆低中速时具有良好的转矩随动及转矩脉动抑制效果。     

磁流变液阻尼器-转子系统的振动特性实验研究

在小型转子实验台上研究了磁流变液阻尼器 -转子系统的振动特性。实验发现 ,当机座支承刚度明显不同时 ,用相对位移测量得到的转子系统的振动幅频曲线也具有明显差异。磁流变液阻尼器的刚度和转子系统的临界转速都随施加磁场强度的增加而明显增大。     

MR阻尼器智能基础隔震系统数值模拟研究(Ⅰ)

将MR阻尼器与橡胶隔震垫相结合，组成智能基础隔震系统应用于结构振动控制中，数值模拟分析了结构在不同地震波，不同地震力作用下普通橡胶隔震垫隔震和MR智能隔震下的反应．计算结果验证了这种控制系统的有效性．     

基于线性二次调节器的四旋翼飞行器控制

为了研究飞行器的灵敏度和快速性的问题,使用了线性二次调节器,它可以兼顾系统的4个性能指标（快速性、准确性、稳定性、灵敏度）,主要应用于震动系统的控制算法解决.根据四旋翼飞行器模型,建立了电机拉力以及螺旋桨的模型,给出了系统的动力学方程.最后使用Simulink进行仿真并对仿真结果分析,发现经过线性二次调节器后系统的响应时间明显减少了,证明了基于线性二次调节器的飞行器的可行性.     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统模糊半主动控制

在对磁流变流和磁流变阻尼器的研究基础上，以磁流变阻尼器作为半主动控制元件组成模糊半主动悬架系统。运用数值仿真和试验研究等方法对基于磁流变阻尼器的模糊半主动悬架进行了研究，数值仿真和试验结果表明，设计的模糊半动控制算法了对基于磁流变阻尼器的半主动控制悬架实现有效的控制。