[发明专利]基于旋转型磁流变器件的纵向直线振动抑制方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于智能结构系统及结构振动控制技术领域，具体涉及一种将振动系统的纵向直线振动通过相应机构转化为旋转型扭转振动，并利用旋转型磁流变阻尼器进行振动抑制的方法，可以具体到车辆、工程机械、武器平台等机械系统振动控制及其应用。

背景技术

在结构振动控制技术领域，人们通常采用弹性元件与阻尼元件来实现振动控制、其中的阻尼元件通常采用油液减振器，利用油液通过可变截面积的流动通道来产生和外部环境相适应的阻尼力。这种方法需要采用阀结构控制流动通道通过面积，导致结构可靠性不高，易于产生故障；另一方面，由于被控结构需要适应复杂的外部环境，普通油液减振器的阻尼特性无法跟随外部环境进行自适应调节，导致被控结构对象难以达到最优的性能，是一种被动振动控制技术，因此采用基于磁流变液智能材料的可控阻尼器件实现被控对象的半主动振动控制，能够在复杂环境中达到良好的振动控制效果，可靠性高，稳定性好，同时无需消耗大量能源，功耗极低，可以在能源获取困难的野外环境中使用等优点。

现有的磁流变半主动振动控制系统都是在被控系统中集成磁流变阻尼器，将传感器采集的系统运动状态反馈到控制器中，通过复杂的控制算法确定系统的最优阻尼，并控制驱动器件以实现系统的半主动控制。相对主动系统而言，半主动振动控制能耗极低，没有主动力输入，保证了系统的安全性和控制鲁棒性。磁流变器件有三种基本工作模式，即剪切模式、流动模式和挤压模式，而挤压模式不适于汽车悬架振动振幅较大的应用场合，现有提出的汽车悬架振动抑制的磁流变阻尼器都是筒式结构，一般工作在流动模式或者流动模式与剪切模式等复合而成的其他工作模式。

对于筒式磁流变阻尼器，活塞与缸体间的间隙是最重要的结构参数之一，它决定了磁流变阻尼器的零场阻尼力，称为阻尼间隙，阻尼间隙越大，零场阻尼力越小。而当阻尼间隙一定时，活塞相对缸体的运动速度越大，则零场阻尼力越大，而此时由于磁流变效应导致的阻尼力一定，因此振动速度越大，零场阻尼力在总阻尼力中的占比越大。当磁流变阻尼器外加激励电流一定，磁流变阻尼器阻尼力随振动速度的变化关系称为磁流变阻尼器的速度特性，一般具有滞回特性和非线性的特点，这给磁流变阻尼器的控制带来极大的困扰。正因为如此，大量研究人员开展了相关的控制算法研究，从模糊自适应控制、神经网络控制到仿人智能控制等，不一而足。这些控制算法的开发不仅浪费了大量的人力物力，而且难以取得最优的控制效果，或者控制算法仅在某些特定条件下才能取得好的控制效果，具有一定的局限性。

所有这些筒式磁流变阻尼器具有如下共同特点：阻尼器阻尼力由不可控力F_uc和可控力F_τ两部分组成，不可控力又由粘性力F_η和摩擦力F_f组成，可控力由磁流变效应得到，磁流变阻尼器的动态范围D则定义为阻尼力与不可控力的比值，即：

D=FFuc=Fτ+FucFuc=1+FτFη+Ff]]>