[发明专利]一体化智能磁流变阻尼器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一体化磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变阻尼器(缩写为MRD)具有结构简单、阻尼力连续可调、响应快、出力大、而且耗能小、可靠性高等优点。在半主动隔振领域，MRD是一种广泛应用的执行器件。

在采用磁流变阻尼器进行半主动控制时，其精确的力学模型是获得良好控制效果的前提。由于磁流变液的强非线性，以及MRD结构的差异性，建立统一的MRD控制模型不太容易。传统的半主动控制系统在考虑MRD控制模型时，先建立MRD唯像的数学模型，即：阻尼力与速度、电流、温度等的函数，再通过实际MRD的动力特性实验数据，拟合出数学模型中的若干个参数，从而得到实际MRD的数学模型；控制系统将实际MRD的数学模型整合在控制算法中完成。

由于传统的半主动控制系统采用集中控制方式，系统以及MRD的控制模型集成于系统控制器中，这加重了系统控制器的负担；特别是高频振动的隔离控制，对控制系统响应速度和控制精度要求较高，同时对于大型结构，各MRD的分布距离相对较远，传统集中控制方法在解决信号长距离传输的能力有限，这些都制约了MRD在半主动振动控制系统中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的半主动控制系统采用集中控制方式，系统以及MRD的控制模型集成于系统控制器中，这加重了系统控制器的负担；传统集中控制方法在解决信号长距离传输的能力有限，制约了MRD在半主动振动控制系统中的应用的问题，提供一种一体化智能磁流变阻尼器及其控制方法。

一体化智能磁流变阻尼器，它包括MRD适配器和集成传感式MRD，所述MRD适配器由电源单元、通讯单元、运算控制单元、电流驱动器和信号调理单元组成，电源单元的输出端分别连接在通讯单元的电源输入端、运算控制单元的电源输入端、电流驱动器的电源输入端和信号调理单元的电源输入端，通讯单元的控制阻尼力数据交换端连接在运算控制单元的数据交换端，运算控制单元的控制电流信号输出端连接在电流驱动器的控制信号输入端，电流驱动器的驱动电流输出端连接在集成传感式MRD的驱动电流输入端，集成传感式MRD的信号输出端连接在信号调理单元的信号输入端，信号调理单元的信号输出端连接在运算控制单元的状态信号输入端；

所述集成传感式MRD由剪切阀式MRD、后盖、LVDT线性位移传感器主次级线圈和LVDT动铁芯组成；后盖为桶底中心带有通孔的圆桶，后盖与剪切阀式MRD的缸体内径相同，后盖的开口端与剪切阀式MRD的缸体后端固接连接，且后盖与所述缸体同轴，LVDT线性位移传感器主次级线圈为圆环形，所述LVDT线性位移传感器主次级线圈固定在后盖的内侧壁上，且紧邻该后盖的桶底，LVDT动铁芯固接在剪切阀式MRD的非受力杆的端部，剪切阀式MRD的感应线圈的驱动电流输入端为集成传感式MRD的驱动电流输入端，LVDT线性位移传感器主次级线圈的信号输出端为集成传感式MRD的信号输出端。

一体化智能磁流变阻尼器的控制方法为：所述MRD适配器采用通讯中断的方式接收通讯单元发送的控制指令，并在通讯中断过程中，更新控制阻尼力，具体过程为：MRD适配器读取通讯单元发送的数据，所述数据为控制阻尼力Fc；所述MRD适配器比较控制阻尼力Fc与存储的控制阻尼力Fc1，如果不同，将控制阻尼力Fc赋值给存储的控制阻尼力Fc1；

MRD适配器采用定时中断的方式通过信号调理单元读取LVDT线性位移传感器测量获得的磁流变阻尼器的阻尼杆的相对位移X，并采用力传感器获得磁流变阻尼器的实际阻尼力F；

所述一体化智能磁流变阻尼器的控制过程为：

运算控制单元判断获得的实际阻尼力F与存储的控制阻尼力Fc1是否相同，若不同，则根据相对位移X和实际阻尼力F、以及磁流变阻尼器的三维表，采用查表法和二维插值法求得对应的电流值IO，然后根据该电流值IO发送控制电流信号给电流驱动器，所述电流驱动器驱动磁流变阻尼器的控制线圈的驱动电流为IO。

本发明提出一种分散式控制模式，并设计一种智能MRD，将位移传感器与MRD设计为一体，同时每个MRD配备有MRD适配器，MRD适配器负责处理各自MRD的状态监控、输出阻尼力解耦控制、以及电流驱动工作，系统控制器由传统集中控制方法的控制每个MRD变成通过CAN总线向智能MRD发送动作指令，这样就能减轻系统控制器60％的负担，从而提高控制系统的响应速度和控制精度。同时智能MRD与CAN总线之间采用数字通讯接口，有效解决了控制信号长距离传输中的干扰和失真问题。

附图说明