一种磁流变阻尼器的仿真及控制

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磁流变阻尼器(Magnetorheological Fluid Dampers,简称MRD)具有性能稳定,响应速度快,出力大并且易于控制等优点。有关磁流变阻尼器的模拟主要以稳态仿真和混合场仿真为主。针对磁流变阻尼器极少有较为准确的CFD瞬态模拟方法描述其整个工作状态,提出一种模拟方法:利用UDF和基于区域整体运动的动网格模拟相结合的方法,间接地将运动的磁场施加给运动的流场中。除此之外,文中对阻尼器进行了参数化建模,并利用蚁群算法识别其参数。分析了其控制系统后,利用得到的参数化模型,在simulink实现了在三种控制策略的控制。文中主要工作如下:1)分析了MRD的工作模式和边界条件,在此基础上推导了在环形间隙假设和平板间隙假设下,分别以bingham和Herschel-Bulkely为本构方程的参数化模型。并且考虑了阻尼器其余形式的阻尼力。2)对磁流变液的参数进行了拟合结合ANSYS电磁场仿真,得到有关电流与阻尼器通道内不同位置的流体屈服应力的关系表达式并通过UDF写入不同区域。将基于区域整体运动的动网格结合UDF实现了对阻尼器全电流全流场全后坐过程的模拟。结合在simulink中搭建的动力学模型,文中对四种固定电流控制下的情况进行了CFD模拟。3)对得到的流场模拟结果进行后处理及分析,发现结果较为符合实际。为进一步验证方法的有效性,另模拟了其在低速情况下的阻尼器的工作状态,并与实验结果进行了对比。4)采用智能算法识别参数化模型中的未知量,在simulink中搭建了反后坐系统和磁流变阻尼器以及PID控制策略、模糊控制策略、模糊自适应控制策略的模型,实现了对磁流变阻尼器反后坐控制系统的仿真。
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