CN101915283A - 一种磁流变复合阻尼控制方法与装置 - Google Patents

一种磁流变复合阻尼控制方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁流变复合阻尼控制方法与装置。外筒内安装有软磁体内筒，在软磁体内筒中的GMM两端与上下磁轭的一端连接，其外绕有中线圈和环形永磁体，上下磁轭外绕有上下线圈，上磁轭另一端与活塞杆一端连接，下磁轭另一端与导向活塞大端连接；外筒内充满磁流变液介质；环形永磁体、上下磁轭和GMM构成输入磁回路，环形永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；上下线圈与电容C2、电阻R2和电流源组成主动控制电路；中线圈、电容C1和电阻R1组成被动控制电路。GMM传感器集成在阻尼器内，直接检测振动信息，解决传感器安装困难或无处安装的难题，实现同位控制，有大载荷、大阻尼力、响应快和可靠性高等特点。

Description

一种磁流变复合阻尼控制方法与装置
技术领域
本发明涉及磁流变阻尼技术，尤其是涉及一种磁流变复合阻尼控制方法与装置。
背景技术
磁流变阻尼技术，就是以磁流变液或磁流变弹性体作为阻尼元件，利用磁流变效应(Magnetorheological Effect)来实现阻尼作用。利用磁流变效应制作的磁流变阻尼器件具有结构简单、响应迅速、易于控制、能耗低、阻尼力大以及阻尼力可调范围宽等特点。在车辆悬挂系统、建筑结构(如桥梁、大坝、高层建筑等)、制动器和离合器、军用装备中舰炮的后坐力控制、直升飞机旋翼的减振等领域中获得了较广泛的应用，实现振动结构系统的主动、半主动控制。本发明以磁流变液为例进行说明，不排除其他磁流变体作为阻尼元件的情况。
目前具备的磁流变效应技术，发生作用需要一个外加磁场，采用电磁铁原理(如螺线管线圈)通过调节励磁线圈中的电流获得所需的可控磁场，使磁流变液的粘度在外加磁场的作用下发生变化，从而改变减振器的阻尼力，需要外配电源来驱动线圈，在外配电源失效的情况下，这种磁流变阻尼器将失去作用；磁流变液的响应时间为毫秒级，但磁流变阻尼器的总响应时间受电磁场上升时间τ＝L/R(L为线圈的电感，R为线圈的电阻)的限制，一般在10～100毫秒的范围内，难以满足一些要求快速响应的场合；对于传统的磁流变液阻尼器应用在主动减振的反馈控制系统中，目前都需要在磁流变液阻尼器旁边并行配置传感器，存在安装空间大、结构复杂、系统可靠性低等问题。
近年来有不少学者开展了自适应变阻尼、自传感变阻尼磁流变技术等方面的研究，美国专利US7112474B2中提出一种磁流变弹性体的自适应减振装置，它通过可变气隙的磁路结构设计达到磁流变弹性体自适应被控结构的振动位移。中国发明专利200411040673.6中提出一种集成相对速度传感功能的磁流变阻尼器以及自适应减振方法，通过在活塞杆中设置感应线圈，与励磁线圈一起组成有源磁电式相对速度传感器，活塞与缸体之间轴向相对运动使感应线圈的磁链发生相应变化并感生得到一反映该相对运动的传感输出信号。中国发明专利200411068853.5中为保证磁流变阻尼器在电源失效时能在大阻尼状态工作，在MR阻尼器中设置了永磁体，提出了一种逆变型磁流变阻尼器，可达到小电流大阻尼的逆变效果。
在中国发明专利200710068598.8中，它提出了一种磁流变阻尼控制方法，它基于超磁致伸缩与磁流变耦合机理，由永磁体提供恒定的总磁通量，当外部压力负载加载在超磁致伸缩材料(Giant magnetostrictive material，以下简称GMM)上时，其内部磁畴向与施力方向垂直的方向偏转，导致其内部磁化强度减小，因此磁回路①的磁通量减小，由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量增加，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼增大，而且负载越大，磁回路②的磁通量增加越多，缝隙处的磁流变介质的阻尼力也越大，起到了抗压阻尼控制的效果；其发明存在的缺点是当GMM受拉力时，其内部磁化强度增大，因此磁回路①的磁通量增大，由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量减小，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼减小，因此其发明只适用于需要抗压阻尼的领域，而无法适用于需要抗拉阻尼的领域；它在GMM周围设置感应线圈，并与电容、电阻等组成特定的电路相连，组成质量调谐阻尼器，亦可产生被动阻尼，它的机理是：当被控结构振动时，GMM和感应线圈将结构的机械能转换为电能，然后通过电路中的电阻抗将其消耗为焦耳热，或有电回路分流一部分系统能量，从而达到抑制结构振动的目的，它是完全的被动控制，达不到主动控制很强的适应性。
发明内容
为了克服背景技术中只能提供抗压阻尼而不能提供抗拉阻尼、只有被动控制或主动控制以及主动控制时需要外加传感器使的体积庞大的不足，本发明的目的在于提供一种磁流变复合阻尼控制方法与装置，这种磁流变复合阻尼控制方法与装置分为被动阻尼是抗压型和被动阻尼是抗拉型的两种控制方法与装置，它们的磁路不同。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一、一种磁流变复合阻尼控制方法：
中线圈、第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路；中线圈、第一电容C1、第一电阻R1和电流源第一i1组成主被动杂交控制电路；第二电流源i2、上下线圈、第二电容C2和第二电阻R2组成主动控制电路；超磁致伸缩与磁流变液耦合作用下产生被动阻尼，由这种被动阻尼产生的控制分为抗压型和抗拉型两种磁流变被动阻尼控制方法。
所述被动阻尼为抗压型的磁流变被动阻尼控制，由环形永磁体、上磁轭、GMM和下磁轭构成输入磁回路，环形永磁体、上磁轭、磁流变液介质、软磁体内筒和下磁轭构成输出磁回路；当受到外载压力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其内部磁导率变小，因此通过其中的磁通量发生变小，输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化，起到减振的效果，而且压力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大。
所述被动阻尼为抗拉型的磁流变被动阻尼控制，由上永磁体、上磁轭和磁流变液介质构成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路，GMM、上下永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；当受到外载拉力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其部磁导率变大，因此通过其中的磁通量发生变大，输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化，起到减振的效果，而且拉力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大；由于GMM安装于中线圈的内部，因此，通过此线圈的磁通量发生的变化会在磁线圈中产生感应电流，电流通过耗能电阻R1得到消耗，起到更好的减振效果，由GMM产生的变化的磁通产生在输出磁回路的阻尼和在被动控制电路中阻尼，起到GMM分路阻尼的作用。
所述主被动杂交控制电路产生的主被动杂交控制，在具备上述被动控制的整个过程及效果的基础上，通过调节第一电流源i1的电流大小和方向，起到主动控制的效果，成为了主被动杂交阻尼控制。
所述主动控制电路产生的主动控制，当受到外载负荷时，给主动控制电路传递信号的传感器将外载负荷的大小和方向传递给控制电路，从而调整控制电路中电流的大小和方向，使上下线圈产生磁场，该磁场通过缝隙处的磁流变液介质，使磁流变液介质的阻尼发生变化，外载负荷越大，电流越大，磁流变液介质的阻尼力越大，从而起到减振效果。
所述给主动控制电路传递信号的传感器利用磁流变液与GMM耦合原理，将GMM作为传感器集成在磁流变液阻尼器内部，直接检测被控装置的振动信息，将检测到的振动信息传递给主被动杂交和主动控制电路，进而控制主动控制电路中第二电流源i2输出电流的大小。
二、一种磁流变复合阻尼控制装置：
1、被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置：
外筒的两端孔内分别与端盖和底盖相连，外筒内安装有软磁体内筒，软磁体内筒两端支撑在端盖和底盖之间；安装在软磁体内筒的GMM的两端分别与上下磁轭的一端连接，GMM外围绕有中线圈，中线圈外围套有环形永磁体，上磁轭的外围嵌绕有上线圈，上磁轭的另一端与活塞杆的一端在软磁体内筒连接，活塞杆的另一端伸出端盖外，T形的导向活塞安装在软磁体内筒下端孔内，下磁轭的外围嵌绕有下线圈，下磁轭的另一端与T形的导向活塞大端连接，T形的导向活塞小端外套有弹簧并安装在底盖中心孔内；与软磁体内筒相配的活塞杆、上磁轭、环形永磁体、下磁轭和T形的导向活塞之间充满磁流变液介质，软磁体内筒和外筒之间具有空气腔，磁流变液介质经软磁体内筒下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1和第一电容C1；上线圈的一端与外筒外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈的一端连接，下线圈的另一端与上线圈的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈的绕相相同；环形永磁体、上下磁轭和GMM构成输入磁回路，环形永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；上下线圈与第二电容C2、第二电阻R2、第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈与第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路。
另一种装置是在所述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源i1和第一电容C1；中线圈与第一电容C1、第一电阻R1和第一电流源i1组成主被动杂交控制电路。
2、被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置：
外筒的两端孔内分别与端盖和底盖相连，外筒内安装有软磁体内筒，软磁体内筒两端支撑在端盖和底盖之间；安装在软磁体内筒的GMM的两端分别与上下永磁体的一端连接，GMM外围绕有中线圈，上下永磁体的另一端分别与上磁轭的一端和下磁轭的一端连接，上磁轭的外围嵌绕有上线圈，上磁轭的另一端与活塞杆的一端在软磁体内筒连接，活塞杆的另一端伸出端盖外，T形的导向活塞安装在软磁体内筒下端孔内，下磁轭的外围嵌绕有下线圈，下磁轭的另一端与T形的导向活塞大端连接，T形的导向活塞小端外套有弹簧并安装在底盖中心孔内；与软磁体内筒相配的活塞杆、上磁轭、GMM、上下永磁体、下磁轭和T形的导向活塞之间充满磁流变液介质，软磁体内筒和外筒之间具有空气腔，磁流变液介质经软磁体内筒下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1和第一电容C1；上线圈的一端与外筒外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈的一端连接，下线圈的另一端与上线圈的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈的绕相相同；上永磁体、上磁轭和磁流变液介质构成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路，GMM、上下永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；上下线圈与第二电容C2、第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈与第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路。
另一种装置是在所述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源i1和第一电容C1；中线圈与第一电容C1、第一电阻R1和第二电流源i1组成主被动杂交控制电路。
本发明具有的有益效果是：
本发明基于GMM与磁流变液耦合作用原理，并集成GMM分路阻尼技术，形成GMM与磁流变液复合阻尼新技术，GMM与磁流变液耦合作用磁通产生的磁流变液被动阻尼、GMM产生的主被动杂交分路阻尼以及上下线圈产生的主动阻尼多种阻尼共同作用，使新型主动阻尼器具有主被动一体化控制特征，对于传统的磁流变液阻尼器应用在主动减振的反馈控制系统中，目前都需要在磁流变液阻尼器旁边并行配置传感器，存在安装空间大、结构复杂、系统可靠性低等问题，本发明应用GMM与磁流变液耦合原理，将GMM力传感器集成在磁流变液阻尼器内部，可实现直接检测被控结构的振动信息，可以解决一些安装传感器困难或无传感器安装位置的难题，便于实现真正的同位控制，基于本发明方法生产的新型阻尼器相比传统的磁流变阻尼器可靠性更高，总响应时间(磁流变介质本身的响应时间)提高到毫秒级，与目前的半主动控制的磁流变阻尼器相比，具有大载荷、大阻尼力和响应快等特点，在航空航天、野战军械以及建筑(如桥梁、大坝、高楼等)等领域有非常可观的应用前景。如在强烈地震等灾害环境下由于能源供应难以保证而导致磁流变阻尼器失效，而基于本发明的新型阻尼器无需外部能源也可工作且具有大承载能力，相比传统磁流变阻尼器可靠性好，优势不言而喻。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置结构图。
图3是被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种结构图。
图4是被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置结构图。
图5是被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种结构图。
图6是被动阻尼初始时的磁路图。
图7是被动阻尼受压力负载时的磁路图。
图8是被动阻尼受拉力负载时的磁路图。
图9是被动GMM分路阻尼示意图。
图10是主被动杂交GMM分路阻尼示意图。
图11是主动控制电路图。
图12是主动控制磁路图。
图13是被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路图。
图14是被动阻尼、主被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路图。
图15是被动阻尼、主被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制磁路图。
图中：1、底盖，2、外筒，3、弹簧，4、软磁体内筒，5、磁流变液介质，6、导向活塞，7、下磁轭，8、下线圈，9、下永磁体，10、中线圈，11、GMM，12、上永磁体，13、上线圈，14、上磁轭，15、活塞杆，16、端盖，17、环形永磁体。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示是本发明的结框图，控制器提供控制电流，经过线性功率放大器后分别给中线圈10和上下线圈13，8提供相应的电流；中线圈10中的电流在GMM11中产生感应磁场，使通过GMM11的磁通量发生变化，从而产生主被动GMM杂交分路阻尼；上下线圈13，8中的电流在上下磁轭14，7中，产生感应磁场，该磁通通过GMM11材料，使其中的磁通量发生变化，进而使通过缝隙处磁流变液介质5中的磁场发生变化，产生磁流变主动阻尼；当受到外界负载时，GMM11内部的磁畴发生偏转，通过GMM11的磁通量发生变化，进而使通过缝隙处磁流变液介质5中的磁场发生变化，产生GMM与磁流变耦合作用下的被动阻尼GMM与磁流变耦合作用下被动阻尼、主被动GMM杂交分路阻尼和磁流变主动阻尼三者组成复合阻尼，对被控结构进行控制GMM传感器对被控结构的振动进行数据采集，将信号传给信号调理放大电路，经放大后将此信号传递给控制器，控制器根据该振动的情况输出相应的控制电压。
如图2所示，被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置的外筒2的两端孔内分别与端盖16和底盖1相连，外筒内2安装有软磁体内筒4，软磁体内筒4两端支撑在端盖16和底盖1之间；安装在软磁体内筒4的GMM11的两端分别与上下磁轭14，7的一端连接，其外围绕有中线圈10，中线圈10外围套有环形永磁体17，上磁轭14的外围绕有上线圈13，上磁轭14的另一端与活塞杆15的一端在软磁体内筒4连接，活塞杆15的另一端伸出端盖16外，T形的导向活塞6安装在软磁体内筒14下端孔内，下磁轭7的外围绕有下线圈8，下磁轭7的另一端与T形的导向活塞6大端连接，T形的导向活塞6小端外套有弹簧3并安装在底盖1中心孔内；与软磁体内筒4相配的活塞杆15、上磁轭14、环形永磁体10、下磁轭7和T形的导向活塞6之间充满磁流变液介质5，软磁体内筒4和外筒2之间具有空气腔，磁流变液介质5经软磁体内筒4下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈10的两端之间在外筒2外串接第一电阻R1和第一电容C1；上线圈13的一端与外筒2外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈8的一端连接，下线圈8的另一端与上线圈13的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈13，8的绕相相同；环形永磁体17、上下磁轭14，7和GMM11构成输入磁回路，环形永磁体17、上下磁轭14，7、磁流变液介质5和软磁体内筒4构成输出磁回路；上下线圈13，8与第二电容C2、第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈10与第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路。
如图3所示，被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种装置是在所述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源i1和第一电容C1；中线圈与第一电容C1、第一电阻R1和第一电流源i1组成主被动杂交控制电路。
如图4所示，被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置的的另一种外筒4的两端孔内分别与端盖16和底盖1相连，外筒2内安装有软磁体内筒4，软磁体内筒4两端支撑在端盖16和底盖1之间；安装在软磁体内筒4的GMM11的两端分别与上下永磁体12，9的一端连接，其外围绕有中线圈10，上下永磁体12，9的另一端分别与上磁轭14的一端和下磁轭7的一端连接，上磁轭14的外围绕有上线圈13，上磁轭14的另一端与活塞杆15的一端在软磁体内筒4连接，活塞杆15的另一端伸出端盖16外，T形的导向活塞6安装在软磁体内筒4下端孔内，下磁轭7的外围绕有下线圈8，下磁轭7的另一端与T形的导向活塞6大端连接，T形的导向活塞6小端外套有弹簧3并安装在底盖1中心孔内；与软磁体内筒4相配的活塞杆15、上磁轭14、GMM11、上下永磁体12，9、下磁轭7和T形的导向活塞6之间充满磁流变液介质5，软磁体内筒4和外筒2之间具有空气腔，磁流变液介质5经软磁体内筒4下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈10的两端之间在外筒2外串接第一电阻R1和第一电容C1；上线圈13的一端与外筒2外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈8的一端连接，下线圈8的另一端与上线圈13的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈13，8的绕相相同；上永磁体12、上磁轭14和磁流变液介质5构成上输入磁回路，下永磁体9、下磁轭7和磁流变液介质5构成下输入磁回路，GMM11、上下永磁体12，9、上下磁轭14，7、磁流变液介质5和软磁体内筒4构成输出磁回路；上下线圈13，8与第二电容C2、第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈10与第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路。
如图5所示，被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种装置是在所述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源i1和第一电容C1；中线圈与第一电容C1、第一电阻R1和第二电流源i1组成主被动杂交控制电路。
本发明的工作过程如下(以下以被动阻尼为抗拉型的复合阻尼控制方法和装置为例进行说明)：
整个工作过程包含被动阻尼控制过程、主被动杂交阻尼控制过程和主动阻尼控制过程三个共同存在的过程。
被动阻尼控制过程中，如图6所示，初始状态时，GMM11在上下永磁体12，9的作用下其磁畴沿轴向发生偏转，导致其内部磁化强度增大，相对磁导率变大。如图7所示，预压负载F1通过活塞杆15加载在阻尼器上，通过弹簧3提供支持反力，施加到GMM 11上，GMM 11内部磁畴向与施力方向垂直的方向偏转，导致其内部磁化强度减小，输入磁回路的磁通量增大，由于总的磁通量不变，输出磁回路的磁通量减小，磁流变介质5在磁场作用下阻尼减小，而且预压负载越大，输出磁回路的磁通量越小。如图8所示，当加载拉力F2时，GMM11内部磁畴向轴向偏转，导致其内部磁化强度增大，输入磁回路的磁通量减小，由于总的磁通量不变，输出磁回路的磁通量增大，GMM11的阻尼力变大，产生的抗拉阻尼变大。如图9所示，当GMM11受外载荷变化的过程中，通过GMM11的磁通量发生变化，从而在中线圈中产生感应电流，被动控制回路中产生能耗，形成了被动GMM分路阻尼。
主被动杂交阻尼控制过程中，如图10所示，根据外载和振动情况，通过对主动电流源i1的控制，输出相应的电流i1，实现主被动杂交GMM分路阻尼控制。
主动阻尼控制过程中，如图11所示，根据外载和振动情况，通过对主动电流源i2的控制，输出相应的电流i1，上下线圈13，8中会产生相应的感应磁场，如图12所示，可以通过控制电流i2的大小改变通过缝隙处的磁流变液介质5中的磁场强度，进而改变此处磁流变液的阻尼，实现主动阻尼控制。
在主动阻尼控制中，将集成在装置内部的GMM11作为传感器，将其采集的信号通过处理后传输给控制器，进而控制电流源i2的输出电流，实现直接检测被控结构的振动信息，减小了体积，解决一些安装传感器困难或无传感器安装位置的难题，实现真正的同位控制。
被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路如图13所示，被动阻尼、主被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路如图14所示，被动阻尼、主被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制磁路如图15所示。
被动阻尼为抗压型的复合阻尼控制方法和装置的工作过程和被动阻尼为抗拉型的复合阻尼控制方法和装置的工作过程相同，略去说明。

Claims (10)

1.一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于：中线圈、第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路；中线圈、第一电容C1、第一电阻R1和第一电流源i1组成主被动杂交控制电路；第二电流源i2、上下线圈、第二电容C2和第二电阻R2组成主动控制电路；超磁致伸缩与磁流变液耦合作用下产生被动阻尼，由这种被动阻尼产生的控制分为抗压型和抗拉型两种磁流变被动阻尼控制方法。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于：所述被动阻尼为抗压型的磁流变被动阻尼控制，由环形永磁体、上磁轭、GMM和下磁轭构成输入磁回路，环形永磁体、上磁轭、磁流变液介质、软磁体内筒和下磁轭构成输出磁回路；当受到外载压力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其内部磁导率变小，因此通过其中的磁通量发生变小，输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化，起到减振的效果，而且压力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于：所述被动阻尼为抗拉型的磁流变被动阻尼控制，由上永磁体、上磁轭和磁流变液介质构成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路，GMM、上下永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；当受到外载拉力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其部磁导率变大，因此通过其中的磁通量发生变大，输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化，起到减振的效果，而且拉力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大；由于GMM安装于中线圈的内部，因此，通过此线圈的磁通量发生的变化会在磁线圈中产生感应电流，电流通过耗能电阻R1得到消耗，起到更好的减振效果，由GMM产生的变化的磁通产生在输出磁回路的阻尼和在被动控制电路中阻尼，起到GMM分路阻尼的作用。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于：所述主被动杂交控制电路产生的主被动杂交控制，在具备上述被动控制的整个过程及效果的基础上，通过调节第一电流源i1的电流大小和方向，起到主动控制的效果，成为了主被动杂交阻尼控制。
5.根据权利要求1所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于：所述主动控制电路产生的主动控制，当受到外载负荷时，给主动控制电路传递信号的传感器将外载负荷的大小和方向传递给控制电路，从而调整控制电路中电流的大小和方向，使上下线圈产生磁场，该磁场通过缝隙处的磁流变液介质，使磁流变液介质的阻尼发生变化，外载负荷越大，电流越大，磁流变液介质的阻尼力越大，从而起到减振效果。
6.根据权利要求5所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于：所述给主动控制电路传递信号的传感器利用磁流变液与超磁致伸缩耦合原理，将超磁致伸缩材料作为传感器集成在磁流变液阻尼器内部，直接检测被控装置的振动信息，将检测到的振动信息传递给主被动杂交和主动控制电路，进而控制主动控制电路中第二电流源i2输出电流的大小。
7.一种实施权利要求1所述方法的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于：外筒(2)的两端孔内分别与端盖(16)和底盖(1)相连，外筒内(2)安装有软磁体内筒(4)，软磁体内筒(4)两端支撑在端盖(16)和底盖(1)之间；安装在软磁体内筒(4)的超磁致伸缩材料(11)的两端分别与上下磁轭(14，7)的一端连接，超磁致伸缩材料(11)外围绕有中线圈(10)，中线圈(10)外围套有环形永磁体(17)，上磁轭(14)的外围嵌绕有上线圈(13)，上磁轭(14)的另一端与活塞杆(15)的一端在软磁体内筒(4)连接，活塞杆(15)的另一端伸出端盖(16)外，T形的导向活塞(6)安装在软磁体内筒(14)下端孔内，下磁轭(7)的外围嵌绕有下线圈(8)，下磁轭(7)的另一端与T形的导向活塞(6)大端连接，T形的导向活塞(6)小端外套有弹簧(3)并安装在底盖(1)中心孔内；与软磁体内筒(4)相配的活塞杆(15)、上磁轭(14)、环形永磁体(10)、下磁轭(7)和T形的导向活塞(6)之间充满磁流变液介质(5)，软磁体内筒(4)和外筒(2)之间具有空气腔，磁流变液介质(5)经软磁体内筒(4)下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈(10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻R1和第一电容C1；上线圈(13)的一端与外筒(2)外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈(8)的一端连接，下线圈(8)的另一端与上线圈(13)的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈(13，8)的绕相相同；环形永磁体(17)、上下磁轭(14，7)和超磁致伸缩材料(11)构成输入磁回路，环形永磁体(17)、上下磁轭(14，7)、磁流变液介质(5)和软磁体内筒(4)构成输出磁回路；上下线圈(13，8)与第二电容C2、第二电阻R2、第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈(10)与第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路。
8.根据权利要求6所述的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于：所述中线圈(10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻R1、第一电流源i1和第一电容C1；中线圈(10)与第一电容C1、第一电阻R1和第一电流源i1组成主被动杂交控制电路。
9.一种实施权利要求1所述方法的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于：外筒(4)的两端孔内分别与端盖(16)和底盖(1)相连，外筒(2)内安装有软磁体内筒(4)，软磁体内筒(4)两端支撑在端盖(16)和底盖(1)之间；安装在软磁体内筒(4)的超磁致伸缩材料(11)的两端分别与上下永磁体(12，9)的一端连接，超磁致伸缩材料外围绕有中线圈(10)，上下永磁体(12，9)的另一端分别与上磁轭(14)的一端和下磁轭(7)的一端连接，上磁轭(14)的外围嵌绕有上线圈(13)，上磁轭(14)的另一端与活塞杆(15)的一端在软磁体内筒(4)连接，活塞杆(15)的另一端伸出端盖(16)外，T形的导向活塞(6)安装在软磁体内筒(4)下端孔内，下磁轭(7)的外围嵌绕有下线圈(8)，下磁轭(7)的另一端与T形的导向活塞(6)大端连接，T形的导向活塞(6)小端外套有弹簧(3)并安装在底盖(1)中心孔内；与软磁体内筒(4)相配的活塞杆(15)、上磁轭(14)、超磁致伸缩材料(11)、上下永磁体(12，9)、下磁轭(7)和T形的导向活塞(6)之间充满磁流变液介质(5)，软磁体内筒(4)和外筒(2)之间具有空气腔，磁流变液介质(5)经软磁体内筒(4)下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈(10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻R1和第一电容C1；上线圈(13)的一端与外筒(2)外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈(8)的一端连接，下线圈(8)的另一端与上线圈(13)的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈(13，8)的绕相相同；上永磁体(12)、上磁轭(14)和磁流变液介质(5)构成上输入磁回路，下永磁体(9)、下磁轭(7)和磁流变液介质(5)构成下输入磁回路，GMM(11)、上下永磁体(12，9)、上下磁轭(14，7)、磁流变液介质(5)和软磁体内筒(4)构成输出磁回路；上下线圈(13，8)与第二电容C2、第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈(10)与第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路。
10.根据权利要求9所述的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于：所述中线圈(10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻R1、第一电流源i1和第一电容C1；中线圈(10)与第一电容C1、第一电阻R1和第二电流源i1组成主被动杂交控制电路。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102278410A (zh) * 2011-06-03 2011-12-14 嘉兴学院 无需外接电源的磁流变减振器
CN102364154A (zh) * 2011-10-25 2012-02-29 杭州星迈新材料技术有限公司 无源阻尼可调磁流变液减振器
CN102654534A (zh) * 2011-03-03 2012-09-05 重庆师范大学 一种磁流变脂(液)电磁学特性测试方法和装置
CN103174789A (zh) * 2013-04-03 2013-06-26 山东理工大学 基于特性要求的磁流变减振器阻尼通道宽度的设计方法
CN103562591A (zh) * 2011-06-13 2014-02-05 萱场工业株式会社 磁粘性流体缓冲器
CN104385874A (zh) * 2014-11-14 2015-03-04 徐州华夏电子有限公司 一种谐振频率自跟踪的超磁致伸缩车辆悬架减振装置
CN104455140A (zh) * 2014-11-14 2015-03-25 孙欣 车辆悬架减振器
CN104494390A (zh) * 2014-11-14 2015-04-08 孙欣 多模式车辆悬架减振装置
CN105644291A (zh) * 2016-03-24 2016-06-08 厦门理工学院 新型全主动悬架装置及汽车
CN105667240A (zh) * 2014-11-14 2016-06-15 孙欣 超磁致伸缩车辆悬架减振装置
CN106133383A (zh) * 2014-03-18 2016-11-16 Ｋｙｂ株式会社 磁粘滞性流体缓冲器
CN106269450A (zh) * 2015-06-11 2017-01-04 南京理工大学 一种采用磁致伸缩材料的可调控复合阻尼结构
CN106402227A (zh) * 2016-10-13 2017-02-15 同济大学 一种智能电涡流传感阻尼装置
CN106594157A (zh) * 2017-01-06 2017-04-26 天津大学 一种基于智能材料的变刚度变阻尼减振器
CN106763445A (zh) * 2017-01-06 2017-05-31 天津大学 一种智能材料减振器的变阻尼变刚度控制方法
CN109164703A (zh) * 2018-07-28 2019-01-08 西北工业大学 一种空间目标碰撞冲击的主动被动混合控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1587738A (zh) * 2004-07-09 2005-03-02 北京工业大学 逆变型磁流变阻尼器
CN2725625Y (zh) * 2004-07-09 2005-09-14 北京工业大学 逆变型磁流变阻尼器
US20070017758A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Or Siu W Magnetorheological damper and use thereof
US20090133976A1 (en) * 2007-11-28 2009-05-28 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Magnetorheological Force Transmission Device
CN100552257C (zh) * 2007-05-22 2009-10-21 浙江大学 一种磁流变阻尼控制方法
CN101319699B (zh) * 2008-07-11 2010-04-14 重庆大学 具有环状外置磁场发生器的磁流变液减振器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1587738A (zh) * 2004-07-09 2005-03-02 北京工业大学 逆变型磁流变阻尼器
CN2725625Y (zh) * 2004-07-09 2005-09-14 北京工业大学 逆变型磁流变阻尼器
US20070017758A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Or Siu W Magnetorheological damper and use thereof
CN100552257C (zh) * 2007-05-22 2009-10-21 浙江大学 一种磁流变阻尼控制方法
US20090133976A1 (en) * 2007-11-28 2009-05-28 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Magnetorheological Force Transmission Device
CN101319699B (zh) * 2008-07-11 2010-04-14 重庆大学 具有环状外置磁场发生器的磁流变液减振器

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102654534A (zh) * 2011-03-03 2012-09-05 重庆师范大学 一种磁流变脂(液)电磁学特性测试方法和装置
CN102278410B (zh) * 2011-06-03 2013-02-27 嘉兴学院 无需外接电源的磁流变减振器
CN102278410A (zh) * 2011-06-03 2011-12-14 嘉兴学院 无需外接电源的磁流变减振器
CN103562591A (zh) * 2011-06-13 2014-02-05 萱场工业株式会社 磁粘性流体缓冲器
CN103562591B (zh) * 2011-06-13 2016-06-15 Ｋｙｂ株式会社 磁粘性流体缓冲器
CN102364154B (zh) * 2011-10-25 2013-03-13 杭州星迈新材料技术有限公司 无源阻尼可调磁流变液减振器
CN102364154A (zh) * 2011-10-25 2012-02-29 杭州星迈新材料技术有限公司 无源阻尼可调磁流变液减振器
CN103174789A (zh) * 2013-04-03 2013-06-26 山东理工大学 基于特性要求的磁流变减振器阻尼通道宽度的设计方法
CN106133383A (zh) * 2014-03-18 2016-11-16 Ｋｙｂ株式会社 磁粘滞性流体缓冲器
CN104455140B (zh) * 2014-11-14 2017-12-08 海汇新能源车辆有限公司 车辆悬架减振器
CN104385874A (zh) * 2014-11-14 2015-03-04 徐州华夏电子有限公司 一种谐振频率自跟踪的超磁致伸缩车辆悬架减振装置
CN104455140A (zh) * 2014-11-14 2015-03-25 孙欣 车辆悬架减振器
CN104494390A (zh) * 2014-11-14 2015-04-08 孙欣 多模式车辆悬架减振装置
CN105667240A (zh) * 2014-11-14 2016-06-15 孙欣 超磁致伸缩车辆悬架减振装置
CN106269450A (zh) * 2015-06-11 2017-01-04 南京理工大学 一种采用磁致伸缩材料的可调控复合阻尼结构
CN105644291A (zh) * 2016-03-24 2016-06-08 厦门理工学院 新型全主动悬架装置及汽车
CN105644291B (zh) * 2016-03-24 2019-12-03 厦门理工学院 全主动悬架装置及汽车
CN106402227A (zh) * 2016-10-13 2017-02-15 同济大学 一种智能电涡流传感阻尼装置
CN106594157A (zh) * 2017-01-06 2017-04-26 天津大学 一种基于智能材料的变刚度变阻尼减振器
CN106763445A (zh) * 2017-01-06 2017-05-31 天津大学 一种智能材料减振器的变阻尼变刚度控制方法
CN106763445B (zh) * 2017-01-06 2017-11-03 天津大学 一种智能材料减振器的变阻尼变刚度控制方法
CN109164703A (zh) * 2018-07-28 2019-01-08 西北工业大学 一种空间目标碰撞冲击的主动被动混合控制方法
CN109164703B (zh) * 2018-07-28 2021-06-22 西北工业大学 一种空间目标碰撞冲击的主动被动混合控制方法

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