自供電自傳感磁流變減振器研究.pdf

1、隨著汽車在現(xiàn)代社會逐漸普及，人們對于車輛駕駛舒適性和操縱穩(wěn)定性提出了更高要求。磁流變減振器作為一種智能阻尼器件，因其響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、阻尼力可調(diào)范圍廣等優(yōu)點，在汽車半主動懸架振動控制研究中受到重視。但是由于磁流變減振器產(chǎn)生阻尼力需要外部磁場，磁場的形成需要電流激勵，若使用汽車蓄電池給磁流變減振器供電，則需引出一條電線，導致系統(tǒng)的可靠性降低，同時，汽車懸架里四支磁流變減振器在長期運行過程中也會帶來不小的能量消耗。為了解決能量供給問題，提高

2、磁流變減振器的可靠性，需要磁流變減振器具有自供電功能。同時，磁流變減振系統(tǒng)作為一種智能控制系統(tǒng)，需要具備感知自身動態(tài)振動信息的能力，為智能控制提供運動參數(shù)依據(jù)。磁流變減振器振動信息是實現(xiàn)磁流變減振系統(tǒng)智能控制過程中亟待獲取的部分。磁流變減振器振動信息即磁流變阻尼器的缸體與活塞桿之間的相對位移、速度或加速度。本文以磁流變阻尼器自供電自傳感技術(shù)在車輛領(lǐng)域的應(yīng)用為背景，本文提出一種由滾珠絲杠機構(gòu)驅(qū)動盤式永磁發(fā)電機的振動能量采集方案，基于電信號

3、與缸體和活塞桿之間的相對速度的線性關(guān)系，分析減振系統(tǒng)的自傳感性能，揭示磁流變阻尼器自供電情況下的阻尼力變化規(guī)律，研究既有較大的理論難度，又有重要的現(xiàn)實意義。問題的解決將為磁流變阻尼器在磁流變減振系統(tǒng)中的長期可靠運行提供理論指導，也將為磁流變技術(shù)推向工程應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。主要工作包括以下五個方面：
　?。?）文獻綜述，闡述研究背景和意義。指出了磁流變減振器具備自供電功能的重要研究意義，介紹了振動能量采集的三種方式，綜述了國內(nèi)外學者針

4、對實現(xiàn)磁流變減振器自供電自傳感功能的研究現(xiàn)狀，分析了研究中存在的問題。
　　（2）設(shè)計振動能量采集器，確定盤式永磁發(fā)電機尺寸，研究基本電磁關(guān)系理論。針對磁流變減振系統(tǒng)的自供電問題，提出一種基于盤式永磁發(fā)電機的振動能量采集器，并選擇滾珠絲杠作為運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)。確定了盤式發(fā)電機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸，進行了磁路設(shè)計，推導了空載反電動勢計算公式。
　?。?）建立盤式發(fā)電機電磁仿真模型，分析其供電性能。使用Maxwell3D軟件建立了盤式永磁

5、發(fā)電機的電磁仿真模型，設(shè)計了整流濾波電路，分析了發(fā)電機在定轉(zhuǎn)速激勵和簡諧激勵下的空載特性和負載特性、電磁反力性能。
　　（4）建立自供電自傳感測試系統(tǒng)進行性能驗證。根據(jù)基于盤式永磁發(fā)電機的振動能量采集器和磁流變減振器尺寸參數(shù)，加工研制了振動能量采集器原型和磁流變減振器，建立了基于MTS的測試系統(tǒng)對磁流變減振系統(tǒng)性能進行了測試，包括振動采集器的自供電性能、自傳感性能以及可控阻尼力的大小。
　?。?）提出一種基于輸出電壓包絡(luò)線自