新型微耕机磁流变弹性体隔振系统控制策略仿真

作     者：孙玉华 柯尚娟 王国成 刘志彬 SUN Yuhua;KE Shangjuan;WANG Guocheng;LIU Zhibin

作者机构：西南大学工程技术学院重庆400715 长安福特汽车有限公司重庆401120 重庆创元新能源科技有限责任公司重庆404100 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2020年第52卷第4期

页      面：218-225页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070104[理学-应用数学] 0701[理学-数学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金项目(XDJK2019B064) 重庆市科技局技术创新与应用发展重点项目(cstc2019jscx-gksb0281,F2018094,2018022) 

主　　题：微耕机 磁流变弹性体 隔振系统 控制策略 

摘      要：目前,微耕机设计基本不考虑振动隔离,导致其作业过程中产生的剧烈振动而使操作者无法忍受。针对该问题,基于磁流变液的数学模型建立磁流变弹性体变刚度和阻尼的数学模型,计算其等效刚度和等效阻尼,并设计一种新型磁流变弹性体隔振器结构,进而建立隔振系统的数学模型,研究刚度和阻尼对系统稳定性的影响。根据磁流变弹性体的性质,建立变刚度和阻尼的控制策略,搭建Simulink仿真模型,采用PID控制、开关控制和未加控制进行仿真分析,通过仿真结果检验控制效果。结果表明:阶跃输入时,PID控制系统的位移和速度响应能够迅速趋于稳定,开关控制的最大位移幅值是PID控制的2倍,最大速度幅值是PID控制的8倍左右;未加控制的位移和速度响应趋于稳定的时间最长,幅值也最大;多频正弦输入时,未加控制的位移幅值是开关控制的5倍多,是PID控制系统的10倍左右,速度幅值是开关控制的7倍左右,而开关控制的速度幅值略大于PID控制的速度幅值;随机输入时,开关控制的位移幅值整体上小于未加控制,PID控制的位移幅值整体小于开关控制,且其位移曲线最平滑,速度曲线PID控制波动最小,开关控制次之,未加控制波动最大;混合输入时,未加控制的位移和速度幅值分别是开关控制的4倍和7倍左右,开关控制的位移和速度幅值是PID控制的2倍左右,PID控制的位移和速度波动最小。综上所述:PID控制策略简单,控制效果最好,为后续工作的控制器开发和实验验证奠定了理论基础。