能量回馈型磁流变阻尼器研究

作     者：王伟伟 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱笑丛

授予年度：2016年

学科分类：12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

主      题：磁流变阻尼器 无量纲模型 优化模型 能量回馈 

摘      要：随着磁流变液技术的发展,磁流变阻尼器因其低能耗,输出力可控,工作温度范围广等优良特性在各行业得到了广泛的应用,因而,对于磁流变阻尼器的研究具有重要的现实意义。本文针对磁流变阻尼器工作时需要外接电源的特点,设计出一种能量回馈型磁流变阻尼器,在输出力可控的同时可实现振动能量的回收再用。首先,在文献调研的基础上,分模块设计能量回馈型磁流变阻尼器结构,按工作原理对各模块进行结构耦合,得到结构紧凑、输出可控阻尼力、具有能量回收功能的能量回馈型磁流变阻尼器;其次,通过参数分层处理归类出系统的无量纲设计参数,分别使用有限元方法和理论分析方法建立阻尼器模块和能量回收模块的磁场机理模型,通过比较验证机理模型的正确性,同时,使用有限元方法分析两模块间的隔磁性。在此磁路模型基础上得到能量回馈型磁流变阻尼器的性能模型,通过无量纲设计参数变化对于性能的影响分析获得设计参数的敏感度关系,为后续的优化提供参照;再次,使用遗传算法和Globalsearch算法对模型进行全局优化设计,针对阻尼器模块建立以主动性能为优化目标,主被动输出力为约束条件的优化函数;针对能量回收模块,建立以能量回收功率系数为优化目标,发电线圈尺寸为约束的优化函数。通过在设定范围内求解获得能量回馈型磁流变阻尼器的最优设计曲线;最后,将此能量回馈型磁流变阻尼器用于实际悬挂系统的减振控制。设计能量处理转化电路,结合sky-hook控制器实现较小能耗的减振控制结果。通过对不同频率正弦基础干扰下此悬挂系统的运动情况分析,说明系统可有效回收振动能量并能用于阻尼器模块的部分或全部供能,从而获得能耗较小的有效减振效果,为后续控制器的设计提供参照。