半带动扼制电流变液压构架减震功能摹拟探讨
  • 技术应用
  • 2012-05-15 16:09
  • 来源:中国液压网
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  •   当承受外部激励力的作用时,橡胶主簧发生变形,使得上下腔中的电流变液体经过阻尼孔(或通道)流动。在电场作用下,通过阻尼孔的电流变液体将变稠,流动变得困难,此时悬置的阻尼和动刚度都会增加,而且随着电场的增大,电流变效应越为明显。利用设计的可控高压电源,控制阻尼孔两侧电极的电场强度,可以用来无级调节电流变液力悬置的阻尼力的大小,从而达到减振的效果。

      根据不可压缩流体的动量方程和连续性方程,可以得出:F(t)-krx(t)-brx(t)-Arp1(t)=mrx(t)p1(t)-p2(t)Ai=Ff=12Lh2η0+τy(E)γqi(t)Arx(t)-qi(t)=C1p1(t)qi(t)=C2p2(t)式中,kr和br分别为橡胶主簧的刚度和阻尼系数,Ar为橡胶主簧的等效活塞面积,C1、C1分别为上下液室的体积柔度,p1、p2分别为上下液室中液体压力。

      动力总成悬置的动力学模中C2XYZ为固结在动力总成上随着其一起运动的动坐标系,其坐标原点C为静平衡时动力总成的质心位置。O2XYZ为定坐标系,当动力总成处于静平衡位置时,动、定坐标系重合。选取系统的广义坐标为:沿X、Y、Z轴的平动x、y、z和绕X、Y、Z轴的转动θx、θy、θz,其向量形式为:q=x

      yzθxθyθzT根据拉格朗日方法可以建立其运动方程,即:dt9T9qi-9T9qi+9U9qi+9D9qi=Qi式中,T为系统振动时的动能;U为系统振动时的势能;D为系统振动时的产生的耗散能;Qi为发动机激励。

      模糊控制系统模糊控制器以模糊集合理论为基础,模拟人的知识达、推理方法,其基本组成部分包括模糊化、模糊推理和反模糊化。模糊控制是一种类人类智能控制,可以实现非线性控制,得到比常规控制更优良的控制效果。本文运用MATLAB中的Fuzzylogic工具箱设计了一个模糊控制器。其示意如所示。

      模糊控制器考虑为二输入单输出系统。振动测量一般为位移、速度、加速度3个物理量,对于振动测量多采用速度和加速度。因此在这里模糊控制器以发动机的振动速度误差(与设定值比较)和误差变化率作为模糊控制器的输入,以可控阻尼力Ff作为输出量。输入的模糊集合论域均取为<-66>,输出的模糊集合论域取为<-77>,输入输出的语言变量隶属度函数都采用三角形隶属度函数,三角形隶属度函数属于窄型隶属度函数,反映模糊控制集合具有高分辨率特性,采用它使误差控制具有较高的灵明度。以经验和理论推导建立“以*快的速度使发动机振动速度为零”标准的模糊控制规则。取中位数法作为解模糊法,它是为充分利用输出模糊集合所包含的信息,将描述输出模糊集合的隶属度函数曲线与横坐标围成的面积的均分点对应的论域元素作为判决结果。判决结果输出的是精确量,作为调节可控阻尼力。

      结论电流变液力悬置能够有效地衰减发动机的振动,在汽车振动控制中有着良好的应用前景。虽然目前半主动控制的动力总成悬置应用于实际商品还很少,现在大多都处于研究阶段,但是,随着像电流变液之类的智能材料的出现和广泛的研究,以及各种控制策略的发展,使各种控制方案的实现完全可能。本文利用ADAMS软件和Matlab软件对基于模糊控制的半主动式液力悬置进行了仿真分析。从仿真结果可以看出,应用模糊控制之后,动力总成的振动情况有了明显的改善。说明在一定程度上本文所建立的半主动控制模型是正确的,也反映了模糊控制是适合发动机振动控制的。

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