第1个回答 2010-02-16
1引言
詹姆斯和厄勒里[1]介绍了表征减震器和减震器的第一次系统的方法。阿控制恒频正弦位移阻尼器上应用及由此产生的阻尼力这一行程测量运动时产生。阿力与位移图，俗称“工作图”之称，然后制作的阻尼特征的属性。例如迭研究[2]和席林和福克斯[3]随后策划力与速度的图形，这成为后来的“特征图众所周知的。”这是霍夫曼[4]，当年很详细解释了双方的意义在工作和闸分析图表特征，特别是汽车减震器。这两个图还广泛使用了减震器今天的多数制造商作为标准的测试标准，以确定其吸收[5性能]。
这两个情节，但是，存在一个明显的弱点，他们不利于阻尼力如何，是两方面同时位移和速度行为的分析。初步形成了一种技术分析的恢复力表面已知（球后成纤维）方法非线性动力学问题，后来被改编Caferty等。 [5,6]和沃登和汤姆林森[7]结合工作和特征图的特点的汽车减震器广泛。 Chooi和Oyadiji [8]成功应用的方法，一球后成纤维磁流变阻尼器提供的非线性行为，这是那么清楚的观测实验数据很好地说明。阿在上述分类的所有方法的共同主题是受管制正弦位移申请减震器。也许这也是值得注意的是，他们都是时域基础的技术。
MR阻尼器的实验测试是相当广泛地记录在文献[8-17]。几乎毫无例外的检验，使用一些动态试验台，这是位移控制及阻尼力一种可靠的测量能力。在这些文献中使用的试验机宽的品种包括，但不限于，一Roehrig工程机械功[17]，一英斯特朗冲击功[9]，一素- 127声学振动筛[16]，一岭动态系统的电磁振动表[14]，以及一个内部定制的液压传动装置的动态[8]。计算机的应用，控制这些机器正弦位移意味着位移信号/数据是比较可靠的，不需要太多的信号处理和过滤。数据的速度，但需要更多的考虑，将讨论在本文后半部分进一步。
MR阻尼器的测试，上述文献是由各种安排和配置了。除了埃里克森和Gordaninejad减震器[9]和Sunakoda等。 [11]，但是，在活跃的领域内磁性的减震器人民的根本建设，是一个环形的差距。
磁流变液是被迫流虽然这个环形空间和流体的性质是改变通过电磁铁磁场强度各不相同。几乎无一例外，所有被测试的MR阻尼器与一些滞后的特点，对这类行为图非线性设备。
在秒。 2，附带的磁流变阻尼器的传感器描述本文研究，给出了实验装置和仪器采用其次。阿的过滤和提取原始测试数据的有用信息的信号处理程序概述还提供了秒。 3。该实验的结果载于段。 4比数学模型的配套文件建议[18 Secs.5和6]。由于使用的测试方法基本上是一个时域分析技术，它的两个最明显的缺点，无力应付频率和温度系统的依赖是简要讨论。
2试验设备和程序
被调查的MR阻尼器有双管的安排，用高压空气/氮气填充的外筒的顶部。作为累加器压缩空气的行为，以补偿在容积变化的流入和流出的活塞杆运动。热电偶是分布在整个汽缸内以监测在测试过程中温度升高。他们在战略定位入口处（并退出了环的差距），因为这是该地区主要的温度上升的预期。在压缩和反弹商会的加压空气和流体温度议员还监测。阻尼力的阻尼器生产的压力两院之间的差别的结果，压电式压力传感器是附在每个平行的时间来衡量历史。这些可以用来进行交叉检查与试验机测定的阻尼力。
实验测试设备的设置，如图所示。 1。测试设施包括一个电动执行器和闭环主控制器。在执行器的基础螺栓安全地在床上板。这是一个很宽的频率高的力量，最大峰值反应器至50毫米左右的高峰中风。该控制器包含一个自动增益控制功能，使幅度和频率控制的动态变量要改变在运行时。反馈不同类型的变量可用，但通过位移传感器位移控制是唯一为测试我们的MR阻尼器，与前文所述的标准一致的目的。闭环控制策略，即采用位移信号的输入是调节谐波位移，直到获得自适应输出。
该磁流变阻尼器，这也是减振器活塞杆的顶端，是固定在测试机架通过如图所示力量细胞。 1。这支部队细胞（奇石9041石英负载环）的措施，从阻尼力输出，信号是由布瑞尔＆汀卡扎电荷放大器的条件之前，由一个计算机数据采集系统采样。同时，低端，这是基地的阻尼器，附于试验机液压传动装置，通过一个称重传感器（奇石9051）夹在中间，其中一对。因此，减震器是仅仅限于垂直运动，这是必要的，以确保该系统是单自由度。线性差动变压器（LVDT）是用来测量位移信号，而一个加速度当时也在场，能测量加速度。使用的检测仪器其他项目如图所示。 1。
磁流变阻尼器的正弦很兴奋在预先确定的激励频率和振幅。随着频率的增加，激发实现减少由于在测试机驱动器的功率限制，最大振幅。为了尽量减少温度的影响，所有进行试验，尽快在等温状态与整个监测任何阻尼器内的温度显着增加阻尼分发的热电偶。所有本文提出的成果是在进行的试验
20 ± 2℃
3信号调理
在对磁流变阻尼器在每个分庭的压力，输出力，位移和加速度测量信号直接连接到无论是试验机或阻尼器本身的身体传感器。唯一有用的信号，这不是直接测得的是是从其他可用数据计算阻尼器的速度。不可测量的速度数据估计可以实现的任何区别的位移数据或数据集成加速度。虽然任何实验数据的数值积分，通常优于数值差异化的数据，因为后者将扩大高在这个特定情况下的高频噪声，情况正好相反。这是因为位移信号控制，相对噪音。相反，该加速度信号已损坏的噪声和低噪声频率这一部分，而不能被过滤去除，自己带来了意想不到趋势的速度数据。另一种常见的反对数字分化是一个引入时间延迟，造成的时间历史转变。然而，由于采样率（4000赫兹）是相对于高激励频率，这种延迟是微不足道的，为我们分析的目的。
原始测试数据显示在图。 2给出了对位移和加速度信号的质量指标，以及高频率的噪音在加速度信号的问题可以看出。速度本文提出的数据已全部得到利用测量位移分化。此外，所有的实验获得的原始数据，也经历了一个四阶巴特沃斯数字用零相位滤波器和反向推进数字滤波技术，在MATLAB呢？。这个双重滤波技术的优点是，结果恰恰是零相位失真。
4实验结果和讨论
方程的配套文件[18]（49）提供了在磁流变阻尼器的阻尼力表达式如下：
Fdamper =前B（Apiston？AROD）运输物资？ PcomApiston +足球俱乐部胡志明（x˙）（1）
出于实际的目的，它假定在建模过程财术语只是一个对称的库仑摩擦力，即由实验数据确定。然而，在我们的磁流变阻尼器的情况，有一个机会来确定这种“静态”摩擦力的实际价值。这是通过测量一个空管，即力量，在任何液体阻尼器加载到。该部队一种方法来计算，因此可以完全归咎于任何滑动摩擦力上的封条，别无其他。它可以从图。 3，该摩擦力大小确实不是一成不变的，而是在一个典型的不同测试中风正弦。这种摩擦被看作是在52 N和62 ñ界，如果约57 ñ平均值是用来近似的库仑摩擦的假设，错误的典型幅度将低于0.5％，为我们的MR阻尼器。为了与数学模型，库仑摩擦一致性是指派N.价值57
图4显示了从压力传感器对应的位移和加速度图所示的运动学数据收集的数据的典型设置的时间记录。 2。图中的图形。 4人的测试进行了电流为1.0
一种实用的电磁铁和3毫米（6毫米峰峰值为0.5赫兹）抚摸幅度。在反弹腔压力达到了近10条的价值，而在压缩腔压力振荡，只是对前应用了约5杆的压力。如前所述，压力数据可以用来交叉检查的阻尼力称重传感器测量应用方程。 （1）。结合我们的假设，财委会任期在57 N，则在图虚线不变。 4（c）项的阻尼力值的压力数据预测。很明显，这种趋势在商会的压力相对比较合理的预测与量度的称重传感器直接的力量。这是一个非常重要的验证，它使力量提议的模型。特别是，它证实了方程的可靠性和适用性。 （1），这是中央的模型。
图5显示了与衡量传感器直接的力量，类似的比较，并通过对0.5磁场的压力数据A和2.0答差异（截至最高峰时的力量，20％的低估最高预测）两数据集可以想像归因于连接到减震器压力传感器的位置。按图所示。 6，实际目的，为前B和压缩Pcom商会位于一段距离的实际入口及在活塞头部环状流出口的反弹压力传感器。严格地说，按照阻尼力方程。 （1）由于在不同的压力外，立即对双方的活塞头（Pr'eb和P'com，分别在图环的差距。6）。流量再循环和其它复杂流体内部商会的互动会导致压差之间存在Pr'eb和前B细胞，并P'com和Pcom。由于这些影响更多的更多的“封闭的”反弹室普遍，这是推测，测量前B将从Pr'eb相差比Pcom数目更大的P'com。另一个重要因素是从压力传感器的力量，低估计算的事实是，使用压力下降，只有阻尼和流体的压缩力量考虑，而称重传感器的测量系统包括惯性力。这可以解释为什么阻尼力通过压力数据计算来衡量，通常低估的力量，而双方的分歧是中风的反弹过程中通常会更大。
在1 4 2毫米，3毫米，4毫米不同幅度为1.0赫兹和2.0 A电流振荡频率响应的阻尼力，5毫米如图。 7。这项工作的图的形状是不对称的，这表明与阻尼力和位移的拖延，这种拖延不等于π/ 2。事实上，在工作图（因此延迟）偏心放大的幅度增加。
在振幅对阻尼力的大小的影响也突出。在繁忙的人数增多，从2900 ñ在2毫米幅度接近30％至约4000 ñ在5毫米。图8是一个最大压缩和扩展势力与振幅的阴谋。同时，在图图的特点滞后环。 7（三）有类似之处发现的其他议员阻尼器在文献[8-17记录]。滞后效应似乎增加幅度，以获得更高的循环更广泛的振幅。这表明，流体的可压缩性开始对阻尼力更加突出影响力，更流畅的压缩和扩展。此外，该磁流变阻尼器的非线性特性也很明显的特征图，这意味着任何数学模型来描述这个系统还必须非线性。
MR阻尼器的最吸引人的特点之一是其可变阻尼力，当磁场强度不同的价值观，是应用于磁流体内部活动。最低关态阻尼力的最大的比例，国家力量，这是俗称的阻尼器增益已知的，是对设备的工作范围内很好的体现。
的阻尼力的4 0.5甲，1.0甲，1.5 A的电流，时间不同的历史，和2.0阿图所示。 9。该数据为3毫米不断振荡幅度是在0.5赫兹的频率。显而易见的是，从该图的曲线，在一个非线性阻尼力的增加幅度增加目前提供给电磁铁。阻尼力的金额从0.5上涨到2.0甲A的近500％。工作图，这一套实验数据的特性图如图所示。 10，连同模型预测的曲线，这是进一步讨论秒。 5。从工作图，由每个周期的MR阻尼器吸收的能量（代表由环路包围的面积）的应用电流增加。还值得一提的是，在压缩和反弹商会测量的压力，也验证，使用均衡器。 （1）和阻尼力如图。 9，从称重传感器的。
5验证和物理模型辨识
在证券交易委员会的实验结果。 4详细介绍了表演，研究了磁流变阻尼器的行为很好的理解。下一步是使用试验数据，以确定该模型的参数。因为在模型的参数都是有量的物理意义，在理论上此过程不需要如果这些参数的值是已知的。在我们的磁流变阻尼器的情况下，未知的物理参数是屈服应力青衣，在赫歇尔，巴克利的一致性指数nHB，在赫歇尔，巴克利流动行为指数米，以及压缩指数的升幅在赫谢尔-巴克利模型，由于采用那些已经在配套文件[18所讨论的理由]。在一般情况下，库仑摩擦界别是另一个参数，必须从实验数据确定。
然而，这正是在这种特定情况下没有必要，因为我们有幸能够进行一如上所述空阻尼器测试。有时，压缩索引可以从数据表，可作为已知的参数之一列入。采用的数学模型位移和速度作为输入，然后最终评价了由方程给出阻尼力。 （1）。概括地说，未知物理参数估计的最小化模型的基础上，预测和实验数据。由于该模型，优化过程的复杂性是非常复杂的，有时是昂贵的实施。因此，任何信息，可以减少常规必须利用最充分。在我们的情况下，财任期初步估计，消灭了一个未知参数的程序。此外，测量Pcom和前B值的压力传感器供应减少，进一步在优化的工作量。在优化的结果，这里是用MATLAB做？氏优化工具箱，与SIMULINK的结合？这是用来模拟模型中的非线性微分方程。对我们已知的磁流变阻尼器的物理参数列于表1。
物理参数估计的优化过程，从当时用来预测工作图和实验数据的特征图。这个示范模型的输入的位移和速度，而输出是阻尼力。之间的模型和实验值的比较如图。 10，可以看到，它们关联相当相当好。实验数据点显示的减少，从原来的设置数量，以使模拟曲线清晰可见。之间的模拟和实验数据的主要差异出现在周围地区的最高速度的特征图。这主要是由于相对“嘈杂”的速度是由按图所示的位移数据分化获得的值。 11（1）。由于模拟数据，获得完全使用正弦位移和速度的投入，他们不会遭受同样的问题。一个解决此问题的方法是近似（或曲线拟合）的速度数据，以“理顺”的曲线，由图所示。 11条（b）。使用这种理顺速度数据点的集合，该模型辨识重复，和改进的结果可以看到图。 12。
6 A小调加强对拟议的模式
如上文参考。 [18]，压缩室之间的气相和连续性要求Pcom = PGA的。然而，从压力传感器，用于衡量这两个量的实验数据，表明它们之间的差别很小的图所示。 13（1）。在现实生活中，Pcom = PGA的假设是过于简单化，不考虑任何未活化的议员之间的内，外管所载期间流体阻尼器的操作流程。这个假设，也没有考虑到任何出口的损失，由于在整个内筒底部的对称孔的流体流动发生。在流动性的零场流变液可以表示通过环形间隙可以在档中的幂律，其流量的解决方案。 [19]这里是转载根据整个文件使用的约定。
其中Q是体积流量，也就是等于x˙Arod。 λ是一个通用的液体和几何参数，从依赖查找表[19可用]。退出损失可简单地通过
在坚实的曲线图。 13（b）显示之间的压缩室和毒气室的压差。采用式。 （2），理论计算压差并作为虚线所示。显然，这些是由传感器测量压力略有差异可以归因于对沿线的内管外狭小的空间损失曲线。
7结论
用于测试目的的实验程序，内置双管MR阻尼器受到正弦激励，提出和执行。磁流变阻尼器的完全仪器来测量，如管内压力的重要信息。阿的信号处理问题的简要讨论还给出。一种罕见的机会，估计阻尼力磁流变阻尼器在纯粹是由于机械摩擦是进行抢修，在拟议的数学模型加以讨论。从隶属减震器压力传感器的数据也被用来进一步验证了模型中的一些基本关系的适用性。这些趋势预测的数据相符的压力非常符合部队的直接测量数据，为把力量对模型提出的假设
实验结果还表明，阻尼力的影响时的位移受到正弦激励幅度很大。此外，在特征图磁滞回线扩大为振幅增加。正如预料的那样，当阻尼力的增加更多的最新应用到电磁提高磁场内的阻尼力。
实验数据，然后应用到在配套文件[18提出的阻尼器数学模型]。模型中的参数是根据代表的物理量内的阻尼器合理的物理过程。查明例程简化了不少测量参数大量的可用性。然而，就是这种“权宜之计”，实现了只适用于一特制的磁流变阻尼器，如在这方面与所附的测量设备使用的研究之一。由于整体模型的复杂性，也许是有益的聘用遗传算法程序来确定的物理量。这可能会降低成本的优化，给日常的结果是在更短的时间的计算令人满意。
A小调改善模型还提出，作为实验数据的观测结果。原模型中假定，在压缩和毒气室的压力应该是相同的。实验数据，但透露，这是不完全准确，而小的分歧，可以在占之间的内，外管空亏损。虽然这个增强功能是在真正的实际计算平凡，因为涉及的数量级相比是很小的绝对值，这是一个有益的补充对磁流变行为的理解
希望对你有用