[发明专利]一种磁流变阻尼器在冲击缓冲体系中的抗干扰系统及方法

说明书

本发明提供的抗干扰系统及方法，以磁流变可调阻尼力为依据，根据磁流变阻尼器的设计参数计算相应的目标磁感应强度；力传感器和速度传感器实时检测阻尼力和速度，根据Bingham力学模型计算出磁流变阻尼器线圈产生的实际的磁感应强度；以目标磁感应强度与实际磁感应强度的误差作为滑模控制器的输入；将所述滑模控制器的输出传送至电流驱动器，电流驱动器产生相应的电流通入磁流变阻尼器的励磁线圈，线圈产生的磁感应强度和滑模控制器输出的控制电压作为扩展状态观测器的输入，观测器的输出为对系统扰动的估计，估计的总扰动作为前馈补偿给滑模磁感应强度控制器，构成磁感应强度闭环控制系统，使得实际磁感应强度跟踪目标磁感应强度，实现抗干扰控制。

技术领域

本发明涉及一种磁流变阻尼器在冲击缓冲体系中的抗干扰系统及方法，属于冲击缓冲控制领域。

背景技术

磁流变阻尼器是利用磁流变液在外加磁场作用下可在毫秒量级内实现液体、粘滞体与半固体之间的连续且可逆变换而制成的一种新型的结构半主动控制的智能装置，由于具有结构简单、阻尼力连续顺逆可控且可调范围大、响应速度快以及能耗低等优点，正逐渐应用于车辆工程、土木工程以及武器系统等领域。然而，在冲击载荷下磁流变阻尼器会因能量耗散引起的发热而经历较大的温度变化，温度T会直接影响磁流变液动力粘度η，另一方面，输出阻尼力是动力粘度η的函数，温度T的变化会导致输出阻尼力的变化，因此温度效应对磁流变阻尼器的动力学性能影响不可忽视。在冲击缓冲系统中磁流变阻尼器不仅仅只存在温度扰动，还有其他的一些扰动，如磁流变阻尼器固有的磁滞非线性、在冲击载荷作用下外部环境中未知的扰动和磁流变阻尼力会因沉降、漏油等不确定干扰而发生变化等等，这些扰动都可能造成控制效果不理想。所以，抗扰动的控制策略和控制算法是解决磁流变阻尼在冲击缓冲系统控制效果不理想的可能解决途径之一。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了磁流变阻尼器在冲击缓冲体系中的抗干扰系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁流变阻尼器在冲击缓冲体系中的抗干扰系统，包括磁感应强度闭环控制模块和干扰调节控制模块；

其中，所述磁感应强度闭环控制模块，将磁流变阻尼器安装在冲击缓冲系统中，由冲击力F_pt和冲击缓冲系统的要求的阻尼力计算出磁流变阻尼器的目标可调阻尼力F_{τ_desired}；再将磁流变阻尼器的参数与磁流变阻尼器的目标可调阻尼力F_{τ_desired}相结合，获得目标磁感应强度B_desired；

再采用力传感器和速度传感器实时监测磁流变阻尼器的输出阻尼力F_MRD(t)和磁流变阻尼器活塞杆移动的速度v(t)，再根据Bingham力学模型计算出磁流变阻尼器线圈产生的实际磁感应强度B_measured；

将目标磁感应强度B_desired和实际磁感应强度B_measured之间的误差e作为滑模磁感应强度控制器的输入，控制电压u_c(t)作为所述滑模磁感应强度控制器的输出，控制电压由电流驱动器转化为电流后作为磁流变阻尼器的控制量输入磁流变阻尼器的励磁线圈；由此，构成了磁感应强度闭环控制组件；

所述干扰调节控制模块，将实际磁感应强度B_measured和控制电压u_c(t)输入扰动观测器中，由扰动观测器实时输出影响磁流变阻尼器的阻尼力的扰动量将扰动量作为前馈补偿引入滑模磁感应强度控制器中，得到补偿后的控制电压；滑模磁感应强度控制器根据补偿后的控制电压自动调节磁流变阻尼器的实际磁感应强度B_measured，直至实际磁感应强度B_measured无限收敛于目标磁感应强度B_desired。

另外，本发明还提供一种磁流变阻尼器在冲击缓冲体系中的抗干扰的方法，包括以下步骤：