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磁流变阻尼器半主动控制试验系统
    发布时间: 2020-06-03 14:23    

一、 试验系统功能

1、 试验系统主要功能

  • 最大负载:500kg;
  • 满载最大加速度:3g;
  • 最大加速度频宽:30Hz;
  • 行程:51mm;
  • 最大速度:10m/s;
  • 输出力:1t;
  • 系统压力21MPa。


2、 试验系统未来可拓展功能
    设计方案要求充分考虑磁流变阻尼器在不同场合的应用,可以方便改造拓展,具体包括:


  • 车辆座椅半主动减振控制系统,4-6Hz共振分析;
  • 车辆磁流变半主动悬架系统,1.5Hz、10Hz共振分析;
  • 飞机起落架磁流变半主动减振系统,1Hz-30Hz分析;
  • 基于磁流变阻尼器的电梯防跌落控制系统,1Hz-15Hz分析、冲击响应分析。


二、 基本结构框图

1)上位机及dSPACE实时控制系统

2)综合接口电路模块(自制)

3)磁流变阻尼器(MRD)驱动(自制)

4)振动控制(可自制)

5)功放

6)振动台

7)MRD

8)夹具和传感器组(自制)

三、 试验系统参数

1、半主动控制系统参数


  • 测试激励类型:谐波、冲击、随机;
  • 测试频带宽度:1-30Hz;
  • 控制器类型:基础On-off、拓展开发。


2、正弦激励测试

以下曲线表示某磁流变阻尼器应用系统在单频谐波激励和扫频分析下的系统响应结果。

 

1  单频谐波激励

2  扫频分析

3、随机谱激励测试

以下曲线表示某磁流变阻尼器应用系统在随机路谱激励信号下的系统响应结果。

 

3  随机路谱测试功率谱密度

4、磁流变阻尼器示功测试分析

以下曲线表示某商用磁流变阻尼器的示功实验结果与计算模型辨识结果对比。

4  磁流变阻尼器示功分析结果与计算模型对比

注:由于实验环境与硬件品牌型号差异,项目最终实际结果可能与上述示例存在差异。

四、 试验系统组成

该磁流变阻尼器半主动控制试验系统,包括实时信号采集与控制系统、电磁振动试验系统、综合接口电路系统,实时信号采集与控制系统上位机通过以太网与硬件连接;所述实时信号采集与控制系统中建立同时集成车辆座椅半主动减振控制系统和硬件在环系统的模型,实时信号采集与控制系统实时记录这两个系统的运行数据以及观察比较两个系统的性能指标;电磁振动台上其余传感器直接连接到实时信号采集与控制系统硬件接口。该实时信号采集与控制系统要求实时性强,可扩展功能多,利于路谱转化等运算、大量数据实时采集和输出。

1、 实时信号采集与控制系统

GNU编译器,CDP控制开发软件包,RTI实时接口模块库,RTI网络接口模块库,RTICAN接口模块库,1302T实时硬件
软件要求:与现有Matlab/Simulink无缝连接,配备丰富全面的Simulink实时模块库,采用图形化方式进行IO的配置,可以自动代码生成到控制器中。具有创建并管理所有实验,采用拖放方式创建实验界面以及控件的上位机管理软件。该软件可同步测量所有数据源;以太网标准:10/100/1000 Mbit/s,支持协议:UDP/IP,TCP/IP,最大套接口(Sockets)数量:256,IP分片:支持;基于报文进行CAN通信建模,每个模块对应一条报文(或一个功能);支持数据库文件,如:.DBC,允许在一个模型中同时导入多个DBC文件;根据不同硬件,提供丰富的配置选单,如:波特率、采样模式、位时序参数以及终端电阻等; 硬件要求:2通道CAN接口、2通道串行接口、1通道LVDS接口;IO接口:8路14位模拟输入10 MSPS(差分)、24路16位模拟输入1 MSPS(差分)、16路模拟输出1 MSPS、48路双向数字IO、12路双向差分数字IO;模拟电压范围:±10V;电机控制IO功能:6个增量式编码器接口、2个三相霍尔传感器接口、2个旋变器接口、2个SSI接口、2个EnDat接口、多相PWM输出、方波调制PWM;
2、 电磁振动试验系统

1)磁流变阻尼器驱动(非标定制)

2)振动控制(非标定制),

3)振动台和振动控制仪(使用实验室先用平台集成)

4)磁流变阻尼器

5)夹具和传感器组(夹具需要非标定制)

测量量

传感器类型

数量

振动台位移

磁致伸缩位移传感器 110mm

1

被测量位移

拉绳式位移传感器 500mm

2

被测量加速度

压电式力传感器 ±3g

2

被测量总力

压电式(只动态),压50kN,拉20kN

2

6)机械主体

依振动台尺寸设计加工,并对振动台进行固定施工等;
3、 综合接口电路系统

1)要求具有高数据传输速率、精密时序特性以及低功耗工作的优点,工作温度最高可达:125℃;

2)要求为数字信号提供独立的隔离通道,保护控制器的不受大功率电力电子设备的干扰;    

3)要求利用高速CMOS与空芯变压器,具有优于光耦合器等器件的出色性能特征。