[发明专利]一种磁流变复合阻尼控制方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁流变阻尼技术，尤其是涉及一种磁流变复合阻尼控制方法与装置。

背景技术

磁流变阻尼技术，就是以磁流变液或磁流变弹性体作为阻尼元件，利用磁流变效应(Magnetorheological Effect)来实现阻尼作用。利用磁流变效应制作的磁流变阻尼器件具有结构简单、响应迅速、易于控制、能耗低、阻尼力大以及阻尼力可调范围宽等特点。在车辆悬挂系统、建筑结构(如桥梁、大坝、高层建筑等)、制动器和离合器、军用装备中舰炮的后坐力控制、直升飞机旋翼的减振等领域中获得了较广泛的应用，实现振动结构系统的主动、半主动控制。本发明以磁流变液为例进行说明，不排除其他磁流变体作为阻尼元件的情况。

目前具备的磁流变效应技术，发生作用需要一个外加磁场，采用电磁铁原理(如螺线管线圈)通过调节励磁线圈中的电流获得所需的可控磁场，使磁流变液的粘度在外加磁场的作用下发生变化，从而改变减振器的阻尼力，需要外配电源来驱动线圈，在外配电源失效的情况下，这种磁流变阻尼器将失去作用；磁流变液的响应时间为毫秒级，但磁流变阻尼器的总响应时间受电磁场上升时间τ＝L/R(L为线圈的电感，R为线圈的电阻)的限制，一般在10～100毫秒的范围内，难以满足一些要求快速响应的场合；对于传统的磁流变液阻尼器应用在主动减振的反馈控制系统中，目前都需要在磁流变液阻尼器旁边并行配置传感器，存在安装空间大、结构复杂、系统可靠性低等问题。

近年来有不少学者开展了自适应变阻尼、自传感变阻尼磁流变技术等方面的研究，美国专利US7112474B2中提出一种磁流变弹性体的自适应减振装置，它通过可变气隙的磁路结构设计达到磁流变弹性体自适应被控结构的振动位移。中国发明专利200411040673.6中提出一种集成相对速度传感功能的磁流变阻尼器以及自适应减振方法，通过在活塞杆中设置感应线圈，与励磁线圈一起组成有源磁电式相对速度传感器，活塞与缸体之间轴向相对运动使感应线圈的磁链发生相应变化并感生得到一反映该相对运动的传感输出信号。中国发明专利200411068853.5中为保证磁流变阻尼器在电源失效时能在大阻尼状态工作，在MR阻尼器中设置了永磁体，提出了一种逆变型磁流变阻尼器，可达到小电流大阻尼的逆变效果。

在中国发明专利200710068598.8中，它提出了一种磁流变阻尼控制方法，它基于超磁致伸缩与磁流变耦合机理，由永磁体提供恒定的总磁通量，当外部压力负载加载在超磁致伸缩材料(Giant magnetostrictive material，以下简称GMM)上时，其内部磁畴向与施力方向垂直的方向偏转，导致其内部磁化强度减小，因此磁回路①的磁通量减小，由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量增加，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼增大，而且负载越大，磁回路②的磁通量增加越多，缝隙处的磁流变介质的阻尼力也越大，起到了抗压阻尼控制的效果；其发明存在的缺点是当GMM受拉力时，其内部磁化强度增大，因此磁回路①的磁通量增大，由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量减小，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼减小，因此其发明只适用于需要抗压阻尼的领域，而无法适用于需要抗拉阻尼的领域；它在GMM周围设置感应线圈，并与电容、电阻等组成特定的电路相连，组成质量调谐阻尼器，亦可产生被动阻尼，它的机理是：当被控结构振动时，GMM和感应线圈将结构的机械能转换为电能，然后通过电路中的电阻抗将其消耗为焦耳热，或有电回路分流一部分系统能量，从而达到抑制结构振动的目的，它是完全的被动控制，达不到主动控制很强的适应性。

发明内容

为了克服背景技术中只能提供抗压阻尼而不能提供抗拉阻尼、只有被动控制或主动控制以及主动控制时需要外加传感器使的体积庞大的不足，本发明的目的在于提供一种磁流变复合阻尼控制方法与装置，这种磁流变复合阻尼控制方法与装置分为被动阻尼是抗压型和被动阻尼是抗拉型的两种控制方法与装置，它们的磁路不同。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、一种磁流变复合阻尼控制方法：

中线圈、第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路；中线圈、第一电容C1、第一电阻R1和电流源第一i1组成主被动杂交控制电路；第二电流源i2、上下线圈、第二电容C2和第二电阻R2组成主动控制电路；超磁致伸缩与磁流变液耦合作用下产生被动阻尼，由这种被动阻尼产生的控制分为抗压型和抗拉型两种磁流变被动阻尼控制方法。