磁流变阻尼器力学性能与减振控制方法研究

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磁流变阻尼器是一种优良的半主动控制器件,兼有主动控制可调性和被动控制可靠性的优点,在机械、汽车、航空航天、建筑、桥梁等减振控制领域具有重要的应用价值。阻尼器的力学性能、响应性和减振控制方法是影响磁流变阻尼器减振控制的关键因素,为提高磁流变阻尼器的减振控制效果,推进工程应用,论文以斜拉索桥拉索减振用磁流变阻尼器为研究对象,对其力学性能、响应时间和控制方法开展了以下研究工作:
  首先,理论分析了磁流变液、机构柔性、控制电路和磁路的响应机理,并试验研究了磁流变阻尼器晌应时间与控制电流、活塞速度间的关系;基于磁感应强度、电感与电阻比值分析,提出了两励磁线圈优化布置方法,分析表明励磁线圈采用反向串联缠绕可有效提高磁流变阻尼器的输出阻尼力和可调系数,减小响应时间。
  其次,对磁流变阻尼器进行了结构参数优化设计,制造出一种新型磁流变阻尼器。新型磁流变阻尼器通过活塞上加装永磁体增大了零控制电流的输出阻尼力,并降低了磁流变液的沉淀凝聚现象;励磁线圈采用反向串联的缠绕方式提高了输出阻尼力和可调系数,并减小了阻尼器的响应时间;采用多级密封增强了磁流变阻尼器的密封性,防止磁流变液泄露。
  再次,试验研究了新型磁流变阻尼器的力学性能和响应时间。分析了新型磁流变阻尼器输出阻尼力与位移、控制电流和活塞速度间的关系,以及响应时间随控制电流、活塞速度的变化情况;在相同试验条件下,对比分析了优化前后磁流变阻尼器的力学性能和响应时间。研究表明,与原有磁流变阻尼器相比,新型磁流变阻尼器的输出阻尼力最小可增长12%,响应时间最大可减小50%。
  最后,提出了基于BP神经网络PID控制的斜拉索—磁流变阻尼器减振控制算法。运用BP神经网络的在线学习能力,实现了PID控制参数在线最优自整定,使斜拉索—磁流变阻尼器诫振控制具有较强的自适应能力和鲁棒性。
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