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基于磁流变阻尼器的小尺寸多自由度隔振平台设计与控制研究
| 论文题名： | 基于磁流变阻尼器的小尺寸多自由度隔振平台设计与控制研究 |
| 关键词： | 车载设备;磁流变阻尼器;隔振平台;结构设计;运动控制 |
| 摘要： | 现如今，车载设备例如车载医疗设备、车载影像设备、地质勘探设备等越来越向着小型化、精密化等方向发展，对运载环境稳定性的要求也越来越高，然而国内还有很多地区例如贵州、云南等地为典型的喀斯特地貌，路况较为复杂，来自地面的振动冲击将影响车载设备的使用精度和寿命。近年来，磁流变阻尼器因其可变阻尼特性，且结构稳定、响应速度快、耗能低，被越来越广泛的应用于航天、桥梁、生物医疗等领域。因此本文利用磁流变阻尼器的变阻尼特性设计了一款小尺寸多自由度隔振平台，以用于车载设备的隔振保护。主要研究内容如下： 本文首先利用高斯白噪声构建了 D 级路面的路面输入模型。由于行驶车辆对车载设备的振动冲击主要来自车辆的垂向运动和车身的俯仰角运动，因此本文建立了1/2车辆的理论模型和仿真模型，以路面输入模型作为激励信号，得到车身的垂向运动和俯仰角变化，并以此为隔振平台的激励信号。基于此，设计了一款体积小巧、结构紧凑的半主动隔振平台，利用Solidworksamp;Matlab进行联合仿真，构建了动力学仿真平台，为后文运动控制算法的研究奠定了基础。 为探究磁流变阻尼器的动力学特性，本文设计并搭建了直线和旋转式磁流变阻尼器的外特性测试平台，利用 NI 采集技术完成了试验数据的采集，并对数据进行了滤波、相位补偿等处理，接着利用Matlab/Simulink构建了阻尼器的Bouc-wen模型，并详细探究了各参数的物理意义，据此利用最小二乘法完成了Bouc-wen模型的参数辨识，从而获得了磁流变阻尼器的仿真模型，为运动控制算法的研究做好了铺垫。 基于已设计好的隔振平台模型和磁流变阻尼器模型，本文设计了开关式天棚阻尼控制器，其具有结构简单、响应速度快、稳定性好的优点，但在高频段易出现抖动，为此，本文基于等效天棚阻尼思想，引入模糊控制，对该缺点进行了改进，设计了连续型等效天棚阻尼模糊控制器。另外，由于有两个不同的磁流变阻尼器，本文对模糊控制器的输入端进行归一化处理，提高了模糊控制器的通用性。最终经仿真对比分析，两种控制器相对被动隔振，隔振效果均有较为明显的提升，且模糊控制器可以实现对高频段激励的有效抑制，整体效果优于开关式天棚阻尼控制。 |
| 作者： | 庞胜亮 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张泽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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