基于挤压模式的磁流变液悬置及发动机隔振控制系统研究

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1、重庆大学硕士学位论文基于挤压模式的磁流变液悬置及发动机隔振控制系统研究姓名：骆静申请学位级别：硕士专业：仪器科学与技术指导教师：廖昌荣2010-05英文摘要摘要发动机是一种被广泛使用的热能动力机械，其运行时产生的振动是运载器（汽车、船舶、飞机等）的主要振源之一。发动机运行时会产生宽频、多振源和多主频的振动，这不但会影响机载设备的正常工作，而且会降低乘坐舒适性，对周围的环境造成滋扰，严重时还会造成人员财产的损害。采用悬置系统能够有效地降低发动机振动能量向运载器的传播，目前发动机一般采用橡胶悬置或液压悬置，难以满足宽频隔振的要求，基于磁流变液的

2、半主动悬置得到了广泛的研究。本文以某四缸直列柴油发动机为研究对象，探讨了挤压模式磁流变液悬置的力学特性及磁路设计，对发动机隔振系统进行了仿真，研究基于PID和仿人智能控制方法，并在发动机振动台架上进行试验，具体如下：①针对发动机振动位移较小的特点，设计制造了挤压模式的发动机磁流变液悬置，推导出挤压下的径向速度分布、压力分布和剪切应力，确定了牛顿流动区和宾汉流动区的分界面，计算了随着外加电流变化的圆盘挤压力的数学表达式。利用MTS8701电液伺服激振控制台进行了测试，得出的试验阻尼力与理论阻尼力基本相符合。②对四缸直列柴油发动机激振力及其力矩

3、进行了分析，得出引起发动机振动的主要激振是二阶惯性力和倾覆力矩，并对激励力的大小进行了估算。根据拉格朗日方程建立了发动机磁流变液悬置隔振系统的二自由度动力学模型，分析了频率比和阻尼比对力传递率的影响，并估算了系统刚度的范围。③仿人智能控制的主导思想就是在对人的控制结构宏观规模的基础上进一步研究人的控制行为功能并加以模拟。考虑到发动机在运行过程中产生的垂直方向振动和绕输出轴的倾覆力矩设计了PID控制方法和仿人智能控制方法，并进行了仿真，仿真表明了仿人智能控制有较好的隔振效果。④利用重庆交通大学的发动机测试平台搭建了基于磁流变液悬置的发动机振动

4、隔离测试及控制系统，利用NI的CompactRIO(紧凑型可重配置的输入输出)嵌入式实时控制器，设计了发动机振动控制的数据采集和实时控制程序。在不同工况下，对发动机进行整机试验。对基于磁流变悬置仿人智能控制后的数据进行了处理和分析，并和被动的橡胶悬置和PID控制的试验结果进行了对比分析，在低频和高频部分，仿人智能控制有着较好的隔振性能。关键词：磁流变液悬置，发动机，隔振，仿人智能控制III重庆大学硕士学位论文ABSTRACTEngineisawidelyusedthermalpowermachinery,thevibrationofwhic

5、hisoneofthemainvibrationsourceofvehicle(cars,ships,aircraft,etc.).Enginehasawidefrequency,multi-sourcesandmultimainfrequencyvibrationwhenitruns.Itnotonlyaffectnormalworkofequipmentsandinstrumentsonthevehicles,butalsodecreaseridingcomfort,andhaveaseriouseffectonsurroundinge

6、nvironment,andevencauseseriouspropertyandlivesdamage.Mountingsystemcanreducetheenergytothelaunchvehicletransmittedfromtheengine.Therubbermountandhydraulicmountareusedgenerallyatpresent,whichcannotmeettheisolationrequirementsinawiderfrequencyrange.Sothesemi-activemountbased

7、magnetorheologicalfluid(MRF)isstudiedextensively.Afour-cylinderin-linedieselengineistakentostudyinthispaper;mechanicalmodelandmageneticcircuitdesignofMRFmountisdiscussed;theenginevibrationisolationsystemissimulated;thePIDandhuman-simulatedintelligentcontrol(HSIC)methodsare

8、studied;andthetestiscarriedoutontheenginevibrationbench.Thespecificworkisasfollowed:①Fors