基于磁流变阻尼器减振平台的研制

论文摘要

半主动减振控制因其能耗小、效果好的特点成为近年来减振控制领域的一个研究热点。磁流变阻尼器作为一种新型电可控智能材料因其具有控制方式简单、功耗低、阻尼力连续可调、出力大、响应迅速和鲁棒性强的特点成为半主动控制领域内应用前景广阔的新型器件。随着应用和研究的深入，许多学者提出了很多磁流变阻尼器的数学模型和应用于半主动减振控制的半主动控制方法。但由于磁流变阻尼器具有高度的非线性特性，目前为止还没有其通用精确的数学模型，许多控制算法还有待于实验验证和进一步完善。因此需要一种可行的实验手段或可靠的实验平台来验证半主动控制算法可行性和实际控制效果，以利于磁流变阻尼器控制算法的研究开发和实际应用。本文首先在系统研究磁流变阻尼器的特性、现有模型和控制算法基础上研制了一台利用磁流变阻尼器进行减振的一维垂直反复运动减振实验平台。该减振平台采用上下位机控制结构，通过上位机控制交流伺服电机运动模拟振源激励；通过下位机采集数据反馈回上位机，并在上位机运行控制算法来控制下位机输出给阻尼器的电流。然后在Matlab平台上采用C++编程来构建S-Function模块的方法，建立了开关控制算法和模糊控制算法的控制模块，并设计了GUI，方便控制模块使用和后期数据处理。最后在Matlab/Simulink平台上运行控制算法模块进行实验，验证了开关算法和模糊控制算法的有效性，并取得了良好的控制效果，也验证了该实验平台的实际可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 本课题研究的背景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 减振平台系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 系统总体设计
• 2.3 振动产生单元
• 2.3.1 振动产生单元的硬件组成
• 2.3.2 电机控制软件设计
• 2.4 电控部件
• 2.5 磁流变阻尼器
• 2.5.1 磁流变液
• 2.5.2 磁流变阻尼器
• 2.5.3 磁流变阻尼器特性
• 2.6 减振台工作原理
• 2.7 本章小结
• 第3章 减振控制算法设计
• 3.1 引言
• 3.2 磁流变阻尼器数学模型
• 3.2.1 Bingham 模型
• 3.2.2 修正Bouc-Wen 模型
• 3.3 减振结构数学模型
• 3.4 磁流变阻尼器控制算法
• 3.4.1 开关控制控制
• 3.4.2 模糊控制算法
• 3.5 控制算法设计
• 3.5.1 开关控制算法设计
• 3.5.2 开关控制算法仿真
• 3.5.3 模糊控制算法设计
• 3.5.4 模糊控制算法仿真
• 3.6 本章小结
• 第4章 磁流变阻尼器控制软件
• 4.1 引言
• 4.2 IDM240 运动控制卡设置
• 4.3 MATLAB/SIMULINK/S-FUNCTION控制程序
• 4.3.1 开关控制算法程序
• 4.3.2 模糊控制算法程序
• 4.3.3 G UI 界面
• 4.4 本章小结
• 第5章 减振台实验结果
• 5.1 实验设备和实验方法
• 5.2 开关控制算法实验结果
• 5.3 模糊控制算法实验结果
• 5.4 实验结果比较
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢