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原文传递考虑温度影响的磁流变半主动悬架执行器部分故障容错控制研究

论文题名：	考虑温度影响的磁流变半主动悬架执行器部分故障容错控制研究
关键词：	磁流变半主动悬架;执行器;温度变化;故障模型;容错控制;智能材料
摘要：	磁流变液是一种新型的智能材料，以磁流变液为载体设计制造的磁流变减振器，以其响应速度快、电量消耗少、屈服强度大等优点得到了广大学者的重视，并且在土木工程、车辆工程、机械工程等行业具有良好的应用前景。基于磁流变减振器的半主动悬架，相比于被动悬架，增大了阻尼力的可调范围，具有更好的减振特性，提高了汽车的乘坐舒适性和操作稳定性等。但是磁流变减振器在工作过程中会由于磁流变液中磁性颗粒的沉降、磨损，其他机械故障、电气故障等使其性能大幅下降，甚至失效。而且，外界环境温度和减振器自身温度的变化也会对磁流变减振器的输出阻尼产生重要的影响，降低磁流变半主动悬架系统的性能。磁流变减振器实际工作过程中温度的升高会在一段时间之后达到动态平衡，而在最高温度下磁流变减振器并不会完全失效，只是部分故障，这就增大了半主动悬架系统控制算法研究的复杂性。　　因此，有必要在考虑磁流变减振器发生部分故障的基础上对磁流变半主动悬架系统的控制算法进行研究，以补偿磁流变半主动悬架执行器发生故障而下降的阻尼力。本文以课题组自行研制的磁流变减振器为研究对象，根据其温度特性试验结果，确定了磁流变减振器受温度影响导致阻尼力下降的故障因子，建立了半主动悬架系统的故障模型，提出了模型参考滑模容错控制策略，仿真分析验证了控制策略的有效性。具体工作主要包括以下几个方面：　　①介绍了课题的研究背景和意义，综述了磁流变减振器的研究现状和在悬架系统上的应用现状，磁流变半主动悬架的控制算法以及执行器故障的容错控制研究现状等。重点归纳总结了温度对磁流变减振器的影响，搜集整理了考虑温度影响的磁流变半主动悬架执行器部分故障的控制算法研究成果。　　②针对课题组自行研制的单筒单伸出杆磁流变减振器进行了示功特性试验和温度特性试验。根据试验结果分析了磁流变减振器的温度特性，建立了磁流变减振器的温升模型。在自适应神经模糊推理系统（ANFIS）理论的基础上建立了磁流变减振器的输出阻尼力关于温度、励磁电流、活塞运动速度和位移的力学模型。　　③选取二自由度汽车悬架系统为研究对象，分析了温度对悬架系统动态响应的影响。根据减振器温度特性试验结果确定了温度影响下磁流变执行器发生部分故障的故障因子，建立了考虑温度影响执行器部分故障的磁流变半主动悬架系统故障模型。　　④对汽车悬架的理想天棚控制模型进行了分析，确定了最佳天棚阻尼系数。针对上述的悬架系统故障模型，以天棚控制悬架为参考模型，提出了模型参考滑模容错控制方法，分别在正弦、阶跃、冲击和随机路面激励条件下进行了仿真分析，结果表明提出的容错控制策略适用于不同的路面状况和车速，能够补偿由温度影响导致的磁流变执行器下降的输出阻尼力，提高车辆的乘坐舒适性和行驶安全性。
作者：	拓芳
专业：	机械工程
导师：	董小闵;杨茂举
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文