（机械电子工程专业论文）车辆座椅的磁流变液减振研究.pdf

车辆座椅的磁流变液减振研究 ab s t r b c t an ex ce u ent s eat sh ouldbeab letosu pplywithth e driv era c o m fo rtab 1 e an d s tead y si tt i 口 gs ta t e su itab lefor th e driver，s . 户ysiol 。 乡 cal 彻dm en园 b as l c s ， in司d i ti on toa 9 以 劝五 el dofvi si on， 。 详 ”ti on adds a fes p 出 笼 . them o s t i 州 po 比 劝 t ist edu cingthe vi b ra ti on an di mpul si on tran s fe 即 ed toth e面v er ， m 忱 t th eevai u ation s . 旧 d a rd ， 50 redu c i n g th e fa t i g u e oft h e d ri v eri n l ongt e n 们 s o f con ti nu ous w o rk i n g s a t e asfar as poss i b l e ， asw el l asth e 别 阪 父 t u p onth e driv ers p h ys i o 】 0 乡 c aland men tals ta t e . overth e p ast fe wy e a rs ， a gr ea t d 司 ofin l e r es ts h a v e b een s 丘 m u l a t edinv ehid e s e lr u - 咖 ve c o n tid1 su s pens l on t ec hno 1o gy b ec auseofthe in cr 尽 璐 in g明u u 幻 n e n tsfor th e vehi cle se atc o m fo rtand h and 枷9 5 。 由 ili ty. 丁 七 i s p a per es 切 b l i s h esa v e 址 c l e seat se m l 一 朗 ti v e c o d tr o l sy s t e m.a p p i 叭 n g fo zz y- p id l o gi c c onti 1 5 住 习 t e gy， u singm 流 们 以 田/ s imu l inkasa 恤 u l a ti o ntc 旧 l tos u n u l ate this p r e se ll ted by而s p a 户 沉are acc u n 吐 e 阳d r eliable. the per fo n 阅 日 n c e ofs e n 刀 一 a 比vecon tr o 】 s y s te mex ce l t hat o f p assi v e s u s pe 砒ion inth e as 户 父 t ofv 南cl e seat c o m fo rt 叨d h and 枷95 扭 b ility k e 挤 o r ds: 砚坛 cl e s eat;m r s i mu 】 a ti o 。 5 曰 山 1 一 a c d ve con tl 1 ;凡zzy 一 p id c o n tr o l ; n 声 、明 本学位论文是我在导师的指导下取得的 研究成果， 尽我所知， 在本 学位论文中， 除了 加以 标注和致谢的部分外， 不包含其他人已 经发表或 公布过的研究 成果， 也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。 与我一同工作的同 事对本学位论文做出的贡献均己 在论文 中作了明确的说明。 研 究 生 签 各 麟取” 又 年 两 乍 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电 子和纸质文档， 可以 借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容， 可以向 有关部门或机构送交并 授权其保存、 借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。 对于保密 论文， 按保密的有关规定和程序处理。 研 究 生 签 名 :袜眼户， 卜 哪日 南京理工大学硕士学位论文 1 . 绪论 1 . 1 研究背景和意义 在现代社会里， 安全、 舒适、 方便已经成为现代汽车座椅设计的最优目 标。随 着人们生活水平的提高，汽车的 应用已 经越来越广，同时 对汽车座椅的要求也越来 越高。 汽车座椅是汽车的重要组成部分，它的主要功能是支撑驾驶员及乘坐人员的 身体， 减缓路面不平传给人体的冲击并衰减由 此而引 起的振动， 给驾乘者提供舒适、 安全的乘坐条件和便于驾驶操作的良 好工作条件。 车辆座椅的磁流变液减振研究利用磁流变液( 翻f ) 装置具有许多传统机械无法 比 拟的 优点111 :它可以提高计算机控制能力， 控制速度的范围宽，响应谏磨 可以 大 大提高，阻尼设备可精确调节， 在某些设备中可以 减少运动部件、减少重量、降低 能耗， 提高效率. 因此受到一些发达国家国防部门和工业部门的重视，投入了 大笔 经费，通过最近多年的努力，使这项研究己 接近商业应用的阶段. 1 . 2车辆座椅减振控制系统及舒适性研究现状 座椅是车辆将人体和车身联系在一起的重要附件，其任务是支承人体的重量， 缓和由于路面不平传给人体的冲击以及衰减由此而引 起的振动， 使驾驶员具有良 好 乘坐舒适性。因此，对乘坐舒适性的研究与座椅减振控制系统的 研究密切相关。 车辆座椅的减振控制系统， 从其发展过程来看可分为三部分:被动悬架系统、 半主动悬架系统、主动悬架系统， 其简 化模型如图1 . 112】 所示。 ( a)被动 悬架( b)半主动悬架(c ) 主动悬架 1 . 传感器 2 . 可调减振器 3力发生器 盼 一 一获上质里 k 弹簧刚度 c -减振器阻尼 图1 . 1 三种控制系统的简化模型 1 . 2.1 被动控制 一般的车辆座椅绝大多 数装有由 弹簧和减振器组成的 机械式悬架， 简化模型如 车 辆座椅的滋流变液减振研究 图1 . 1 ( a)所示。 其中， 簧主要用来支承簧上质量的 静载荷， 减振器主要用于控制响 应特性。 悬架系统的阻尼和刚度参数一般是通过经验设计或优化设计方法选择的， 一旦确定， 车辆行驶过程中就无法随外部状态变化而改变， 对车辆悬架的要求:一 是为提高转弯、制动等操纵过程的稳定性， 要求悬架应具有高阻尼系数:二是为 隔开随机路面不平对车辆的扰动，高乘坐舒适性，要求悬架应具有低阻尼系数。 被 动悬架由于参数不能任意选择和调节， 限制了 其性能的进一步提高， 因此， 减 振性能很差。 随着车辆性能的不断完善和发展，己 无法满足人们对乘坐舒适性和驾 驶稳定性的要求。所以，自 上世纪 70 年代以来，工业发达国家便开始研究基于控 制技术的主动、半主动悬架系统， 并在理论研究和方法以 及在工程实际应用方面都 取得了较大的发展。 1 . 2. 2半主 动 控制 半主动悬架的简化模型如图 11 (b) 所示，由可变特性的弹簧和减振器组成。 其基本工作原理是根据簧上质量相对车轮的速度响应和加速度响应等反馈信号， 按照一定的控制规律调节可调弹簧的刚度或可调减振器的阻尼力。 半主动悬架在产 生力的方面近似于被动悬架，但是其阻尼系数或刚度系数是可变的。 半 主动悬架的研究工作始于 1 9 73 年，由d . 凡c ros by 和 d . c . k aln 叩p首先 提出。1 984年日产公司研制出一种声纳式半主动悬架，它能通过声纳装置预测前 方路面信息 ，及时调整悬架减振器的 三种状态。 另外，d.a . c rosby等人提出了阻 尼连续可调的半主动悬架系统。 1 . 2 . 3主 动 控 制 主动控制悬架简化模型如图1 . 1 ( c)所示， 由 弹性元件和一个力发生器组成. 力 发生器的作用在于改进系统中能源的消耗并供给系统以能量， 该装置的控制目 标 是要实现一个优质的隔振系统， 而又无需对系统作出较大的变化。因此，只需使 力发生器产生一 个正比 于绝对速度负值的主动力， 即可实 现该控制目 标。 这种悬架 的减振效果非常理想。 1 . 3磁流变液现状及其应用 磁 流 变 液( m a ， e t o rh e o l o g i c a 1 f l u i d s 即搬f ) 是 一 种具 有1 程 应 用 价 值的 新 型智能流体材料， 它在无外磁场作用下表现为流动良 好的液体状态， 但在中等强度 磁场作用下可在短时间( 毫秒级) 内增加2 个数量级以 上的表观粘度， 并呈现类似固 体的力学性质，且粘度呈连续、 无极、可逆变化，即一旦撤掉磁场后， 又还原为流 动液体。整个转化过程极快，易于控制，能耗极小，可实现实时主动控制。磁流变 液是当 前智能 材料研究的一个重要分支， 在汽车、 机械、 航空、 建筑、 仪表、医疗 南京理工大学硕士学位论文 等领域具有广阔的应用前景13。 1 . 3 . 1 礁流变液的研究现状 ( 1)国外研究现状 磁流变液于 1948年由 美国人 j a c o brob i no矿 叼 发现， 但在过去的40多年里， 许多企业和研究机构的注意力都集中在电 流变液的发展上， 几乎停止了对磁流变液 的研究。 只是在最近几年， 研究者们发现磁流变流体具有许多电 流变液不具备的 优 点 1)低能 耗、 低 成本; 2) 高出一 个数量级的 屈服应力; 3) 适应温度范围宽 ( 一 400 c一巧 00 c) : 4) 流变 特性不受制 造及使用中 杂质的影响。 这些优点 使得磁流 变体一出现就引起了减振设备与技术专家的极大兴趣。 磁流变液在工程上的应用在 1 9 96 年开始才有所突破。从事这方面研究的有美 国、英国、韩国、日 本及俄罗斯等国 家的学者。 英国a i r 一 1 09公司最早提出 将磁流 变体用于直升机和飞行器的隔离系统，以减少由 于螺旋桨不平衡气流的冲击等引起 的振动所引起雷达和仪表的灵敏性降低。但开始较早且较成功的主要是美国学者。 美国的l ord 公司不仅研究磁流变液体成分及特性，还研究它的工程应用。l ord 公 司将磁流变体组成的吸振装置安装在m 5 51 坦克上，这样使凹凸 不平的道路不会影 响炮击的准确度，同时炮击的后座力不会影响坦克手的驾驶。 美国 l o r d 公司的j ， d a v i dc arl s o n 卫， ， ， k e i t h dw e i s s等通过分析磁流变液的 特性，指出 其在场致屈服应力、 适用温度范围、 物理化学稳定性、能耗等均优于电 流变液， 从而开创了国际上磁流变液研究的新局面。 他们特别强调磁流变液可用于 汽车减振器、 离合器和制动装置等， 并开始磁流变液减振器的研制开发。 c allson间 及其合作者沂ke. 5 . j 川 研究用于货车车座的可控磁流变液减振器， 并以 其直接代替 普通减振器，使其振幅降低了2 既一50% ，大大降低了在山 路上行驶的危险性。 美国5 . j . d y k e ， d ， f . s p e n c ej r ls ， m凡s a i n 和jo . c axl s o n tg l 等充分利用磁 流变液的各种优异特性， 更深入研究了磁流变液减振器在结构振动控制中的应用， 完成了 应用于建筑物及桥梁地震保护的磁流变减振器的设计建模， 结果说明磁流变 减振器能很好地适合建筑物的地震保护要求，并满足相关的各种约束。 美国宾夕法尼亚州立大学f arb ang 叨dhi 等将磁流变液减振器用于直升飞机水 平旋翼叶片的振动控制，实验结果表明能大大减少叶片振颤，提高其稳定性。 韩国k i mk i d u c k ，l e e h a e h y o n g 和j e o ndoy o n g t ，0 1 对汽车用磁流变减振器进 车辆座椅的磁流变液减振研究 行试验 研究， 所用减振器直径4 0 画， 长度巧 0 四， 行程为35 二， 但没进行实际车辆 实验，只是在自 行设计台架上作了实验验证。 日本 sun ako da. k等利用自 行设计的实验台架作了通用的质量弹簧阻尼实验研 究。 白 俄罗斯krakov. m . 5 和波兰m iechi andrzej 也各自 对磁流变减振器作了一些 通用性研究。新加坡南洋理工大学w . h li等利用美国l ord 公司的磁流变液减振器 作丁一定程度的研究。 2) 国内的 研究现状 目 前， 我国在磁流变技术的开发方面还处于起步阶段，与发达国家相比还有很 大差距， 但也取得了一定的成绩。 在国内， 中国科学院长春光学精密机械研究所应用光学国家重点实验室将磁流 变液应用于光学加工，进行抛光技术研究。 磁流变液减振器也有一些成功的应用研究实例，但是在国内尚处于起步阶段， 鱼待发展。 它的广泛应用， 将给振动控制带来全新的变革， 是实现机一电一液一体 化的一个十分有前途的发展方向，但这项新型技术极富挑战性， 仍需深入研究。 我们应在实验研究的同时就有针对性地着眼于工程应用，尽可能缩短研究周 期， 早日 实现磁流变体在我国减振控制设备中的实用化， 争取在这一国际前沿领域 占有一席之地。 1 . 3.2毯滚变液组成与特点11 月 磁流变液主要由 载液、 可磁化的分散粒子、 表面活性剂组成112。 载液一般为硅 油、 矿物油、 烃类、 酷类、 聚苯醚甚至纯水等， 要求其热稳定性和化学稳定性好、 挥发性低、 适用温度宽。 可磁化的粒子可以是铁、钻、 镍等磁性材料的合金， 或者 是复 合 磁 性 材料 的 颗 粒。 表面 活 性 剂的 主 要 作 用 是 稳 定 磁 流 变液 的 化 学、 物理 性能。 磁流 变液与电 流变液相比， 具有许多 优点113 h 161: 屈服应力更大。 磁流变液 和电 流变液都具有塑性 特性， 然而， 前者的屈服应力明 显大于后者。 通过磁场作用 很容易获 得s o k p a以 上的屈服应力，而最好的电 流变液 只有3 妙a 的 屈服应力。 温度范围宽. 性能优良 的 磁流变液可以 在一40巧 0 c 的 温度范围内 工作。 稳定 性好. 磁流变液的性能不受在生产、 应用过程中引入的少量杂质的影响，而且可以 在更大范围内 选用添加剂。 磁流变液在装置中 用量远远小于电流变液， 使装置结 构更为紧凑， 质量更轻， 更加适合于运动系统中的 应用。 安全性高。 磁流变液装 置中 没有运动部件， 工作平稳可 靠; 只需普通的低压电， 利用电 磁感应回路就可以 产生用来激活和控制磁流变液的 磁场，工作环境安 全。 南京理工大学硕士学位论文 1 . 3.3磁流变液在减振领域的 应用 目 前， 磁流变液在减振领域主要用于研究和制作连续可控的磁流变液减振阻尼 器。 磁流变液减振阻尼器具有能耗低、结构简单、响应时间短、阻尼力连续顺逆可 调等优点，还可以与微机结合，实现实时主动、半主动控制，是实现汽车和土木结 构智能化振动控制的新一代高性能装置f17 l1 8 。 磁流变液减振阻尼器产生关或开状态2 种力， 保证了 其用于汽车行业的商业可 行性.19 9 5 年，在英国设菲尔得( s h eff i e l d)召开的第五届电、 磁流变液以 及相关 技术研讨会上，美国 lord 公司展示了应用磁流变液的上市产品。其中一种是用磁 流变液制成的卡车座位减振器， ， 它全长 1 5 c . ，在磁场区域内 有效的流体量仅为 0. 3c口 3 ，用于产生磁场的电 力功耗为巧 w 。 这种磁流变液减振阻尼器可以直接替代普 通减振器， 使卡车座位的振幅减少20%一50%， 大大减小了卡车司机在矿山等崎岖 道路上驾车的危险1191。 j . 戴维. 卡尔松曾 介绍了 一种减振阻尼器， 用于取代现行的 被动式汽车减振器。 它是用直径4 6 哑、 长2 巧 nnd的钢制外壳容纳一个柱塞、 蓄能器、 磁路和25加1 的磁流变液构成。 这种减振阻尼器可以 在各种冲击频率下工作， 总的 冲击距离为士 2 0 咖; za电流产生磁场，输出的力最大可达3 0 00一3 5 0 o n 。 作为结构振动控制装置， 磁流变液减振阻尼器的主要性能指标除了阻尼力大小 可调以 外， 响应时间是另一个重要指标， 它直接决定着减振阻尼器的控制周期、 应 用范围和使用效果。显然， 如果响应时间大于结构的振动周期，则减振阻尼器就无 法达到预期的减振效果. j eonl 圳指出 磁流变液的响应时间一般为1 一zms ， 磁路的响 应时间为0 . 2 二 s(可忽略) ， 而磁流变液减振阻尼器的响应时间与阻尼器的设计有关， 且比磁流变液自 身的响应时间长得多， 所测得的阻尼器响应时间为32一4 伽5 。 要使 磁流变液减振阻尼器在结构振动控制领域展现出良 好的应用前景， 未来的发展趋势 是优化设计阻尼器，尽量缩短响应时间，以 解决常规结构控制装置的时滞问 题。 磁流变液减振阻尼器商业化的另一个问题是应用装置的价格较贵， 如l ord 公 司全产的小型直动式阻尼器减振系统每套为3 00美元. 这就使得磁流变液装置的 推 广应用受到了限 制。 推行磁流变液装置商业化， 应尽可能降低零件、密封件、电 磁 铁等的制造、 加工成本。 1 . 4 车辆座特及其减振控制系统总体设计流程图 总体设计原理图 如图1 . 2 所示， 从图中 可以 看出 车辆座椅减振控制系统的 组成: 座椅、 位移传感器、 加速度传感器、 信号放大调理电 路、 那p 控制系统、电 流驱动 车辆座椅的磁流变液减报研究 器、磁流变液减振阻尼器以及座椅悬架机构等。 图1 . 2座椅减振控制流程图 1 座椅靠背， 2座椅底板，3滑块，4 . 剪式支架，5 . 底板， 6 . 磁流变液阻尼器， 7 ， 弹簧， 8 . 加速度传感器， 9 . 位移传感器 加速度和位移传感器分别用来采集座椅的垂直振动加速度信号和底盘与座椅 的相对位移信号; 信号放大调理电路将采集到的 加速度和位移信号放大、 整流、 滤波等，并输入 dsp 控制系统; dsp 控制系统主要是用来接收己 经经过放大调理的加速度和位移信号， 对其进 行a /d转换， 并处理转换后的数据， 输出 控制 信号 控制电 流驱动器中m os一 f et管的 开关; 电流驱动器是为磁流变液减振阻尼器提供改变阻尼力的控制电流。 本论文重点是对磁流变液减振阻尼器以及相应的dsp 控制系统的研究， 包括磁 流变液阻尼器研究、半主动模糊p id控制策略研究、飞p 的 硬件和软件研究。 1 。 5本论文工作 ( 1)研究磁流变液减振控制系统的总体设计流程， 并对流程各部分进行分析， 研 究了 各部 分的 功能以 及在整个车 辆 座椅的 磁流 变液 减振 控制 研究中 的 作用; (2 )磁流变液减振阻尼器的研究，主要工作是选定磁流变液阻尼器的工作模式， 建立了 在此工作模式下的控制电 流、 活塞运动速度以 及可控阻尼力的关系。 并设定 磁 流变液阻 尼器的 参数值进行仿真研究; (3 )控制策略 研究， 本论文选择模糊pid 控制策略， 建立模糊控制规则表， 运用 6 南京理工大学硕士学位论文 拟t l ab/ 5 工 m u l i nk设计控制仿真模型， 对被动控制和半主动模糊p 工 d 控制策略进行仿真 分析，并比较仿真结果，证明半主动模糊pid 控制策略的可行性。 ( 4)基于dsp 的磁流变液减振控制系统研究， 通过对磁流变液阻尼器以 及控制策略 研究， 设计出合理的电流驱动器硬件电路图和控制系统主硬件原理图， 并设计相应的 软件部分。 车辆座椅的磁流变液减振研究 2 . 磁流变液阻尼器研究 磁流变液阻尼器是应用磁流变液在磁场作用下的快速可逆流变特性而制造的 一种新型半主动控制装置。 本章节主要是设计能运用于车辆座椅减振控制系统的磁 流变液阻 尼器， 阐述了 磁流变液阻 尼器的工 作原理、 磁路设计对设计磁流变液阻尼 器的影响，并推导出 控制电流、活塞速度和可控阻尼力相互之间的关系. 2 . 1磁流变液减振阻尼器工作原理 2 . 1 . 1徽流变液减振阻尼器的工作模式121 】龙 圈 目 前常用的 磁流变液减振阻 尼器的 工作模式主要有 3种【川: 流动模式( fi湃 m o d e ) 、 剪切模式( s h e ar m o d e ) 、挤压模式( s q uee z em o d e ) 以 及这三种基本模式的 任意组合。如图2 ， 1 所示: v - 一一卜 固定磁极移动成极ll lv 网 尺厂 日 hm尺f 固定磁极 固定磁极 a )流动模式 ( b 剪切 模式 图2 . 1阻尼器的基本工作模式 (c)挤压模式 目 前， 在磁流变液阻尼器研究中 普遍采用的是流动模式、 剪切模式以 及这两种 模 式 的 组 合 模 式 阅 * 271 . ( 1)在流动模式中， 磁流变液位于两个相对静止的极板之间， 磁流变液流经阻尼 通 道 产 生 压 力 差 ， 该 压 力 差 可 分 为 与 磁 场 无 关 的 粘 性 分 量 却， ， 和由 磁 场 引 起 的 屈 服 应 力 分 量 匆r 。 其 中 仰。 大 小 推 导 如 下 : 为了 简 化假设磁流变液在两 板之间的 流速是线性变化的， 不计体积力的作用， 由 流体力学得平板间流动模式的流动方程: ( 2 1 ) 其中，公 为 磁流变液的剪切应力，y 为垂直于磁流变液流动方向的 坐标， l 为 平板的 南京理工大学硕士学位论文 长度， 如为阻 尼 通道两端的 压 力差。 在无磁场作用下， 磁流变液表现为牛顿流体， 其剪应力丁 可用下式来表示: ( 22 ) 其中 ， “ 为 磁 流 变 液的 流 动 速 度， 两为 磁 流 变 液 的 零磁 场 粘度。 将 式 2 . 2 代 入式 2 . 1 中 ， 并 利 用 边界 条 件: “ (0 ) = 。 ; “ 坛 ) = 。 求解 二 阶 微 分 方 程 得出平行板通道速度分布 u (， ) 七 些 丁 g ， 一 。 ) 乙 丙 ( 2 ， 3 ) 流过平行板的磁流变液的流量为: q = io ， u(，冲= - ( 24 ) 而由 磁场引 起的 屈服 应力 分量仰， ， 其大小 近 似为: 匆 : = 兰 三 g ( 2 . 5 ) 其 中 ， 丁 ， 是 由 磁 场 强 度 h 所 引 起 的 屈 服 应 力 。 参 数 c 的 最 小 值 为 2 ( 当 却: / 却。 小 于 1 时 ) ， 最 大 值 为 3 ( 当 却 ， / 如， 大 于 1 00 时 ) ， 流 动 模 式 中 总 压 力 差 近 似 为 却 : 和 匆 ， 之和。 ( 2) 在剪切模式中，磁流变液位于两相对运动的极板之间，产生剪切阻尼力， 该 阻 力 分 别 为 粘 性 力 分 量 凡和由 磁 场 引 起 的 屈 服 力 分 量 凡， 分 别 为 : 凡二 八 性w ( 2 . 6 ) 凡二 公 ， l w ( 2 . 7 ) 式中， v 为极板相对速度。 2 . 1 . 2控制电 流与可控阻尼力的 关系 28) 本论 文采用基于 b ing h 吻 的 磁流变液剪切阀 式阻 尼器为剪切和流动的组合模 式，具有结构简单、磁路设计比 较方便、出 力大等优良 特性， 应用前景更为广阔。 车辆座椅的磁流变液减报研究 其工作原理如图2 . 2 所示121， 阻尼器内 腔充满了 磁流变液， 活塞在工作缸内 作往复 直线运动， 活塞与缸体发生相对运动， 挤压磁流变液迫使其流过缸体与活塞间的间 隙时， 在没有磁场作用下，磁流变液以牛顿流体作粘性流运动;当加上磁场后， 磁 流变液就会瞬间由 牛顿流体转变为粘塑体， 粘度呈数量级地提高，流体的流动阻力 增加。 根据2 . 1 . 1 节可得流动模式和剪切模式的组合模式的阻尼力方程为129: f 二 却， 十 却， + 凡+ f 丁 止 粤 些， ， + 丝人 + 全 旦三 竺 vo 十 r ， : ， (2 8 ) 9一 w一99 活塞杆缸体活塞线圈磁流变液 图2 . 2剪切阀式磁流变液阻尼器原理图 其 中 ， a ， 为 活 塞 的 有 效 作 用面 积， 叽为 活 塞 的 运 动 速 度， 注意 到 q = 叽 凡， w = 耐，9 = ( d 一 d )l 2 ， d 为 缸体内 径， d 为 活 塞 外 径， l = 21， 取 c =3， 代 入(28) . 式得: f =2 4p0la广 确 6 认_ vo十 . - - 二 二: ， 班 型 鲤 已 vo 十 2 耐 气 g ( 2 . 9 ) 流动模式的 粘性阻尼分量与剪切工作模式的粘性阻尼分量之比为: 凡 2 耐 华 。 、 ， / 24 局 ia 犷 :， _ = y o1犷 n 一 凡9一 /浏g j 扩扩 扩 ( 2 . 1 0 ) z a ， 二丁丁飞 尸 设 活 塞 杆 与 活 塞 面 积 之 比 为 a ， 则 a 二 = (l 一 a 冲 /4 ， 代 入 式 (2.10 ) 得 : 南京理工大学硕士学位论文 ( 2 . 1 1 ) .!j 9一d 同理可得两种工作模式的屈服力阻尼分量之比为: 4g 3 (l 一 a)d ( 2 . 1 2 ) 因 为 d 一 d d ， 从 式( 2 1 1 ) 和 式( 2 . 1 2 ) 可以 看 出 凡 弓 ， 凡 6: 南京理工大学硕士学位论文 m axc o nv二 0 x0000;/第8 通道 c h s e l s e q 3 = 0 x 0 0 0 8 : 习犯t rlz = 0 x 0 0 4 0 ; a 戊t rlz 二 0 x 0 0 2 0 ; 汕i l e ( a 以 万 rlz 友 0 x 0 0 1 0 ) =0 x 0 0 1 0 ) ; a 骊( 产 n o p尸 ) ; a s : ( “ n o p ) ; r esult 一= 咫s ijlt s ) 6: v o i dq u e l ( ) u n s i ，e di n tm 出 浏阅= 0 : uns i ，e di n tm i l 诫 阅= 八 d ) 【 0 ; uns i gne di n tm a x 人 d s 二 0 ; u n s i ，e di n tm i n ads = al)8 0 : uns i gne di n tt e m p ado =0; uns i gne di n tt e m p ads 二 0 ; for ( j 二 0 ; j m 田 叭 ix) 加 a 刃 切 于a ix) j ; e l s ei f ( al)0 j 址 氏 叨 8 ) 加 a xl 田 8 = a d s j ; e l s ei f ( ads j m1 川 田 8 ) m i n a d s = al)8 j ; f o r ( j = 0 ; j 1 8 ; j 抖) t 印p a 加= t e 口 协叨十 a 加 j ; t e : p ai)8 二 t e m p a d s 十 ads j : 肋 - 0=( t 朗p ado 一田 认 do m i 】 1 八 d o ) / 1 6 ; 朋- 8=( t 胭p ads 书a x a ds一1 川 切 8 ) / 1 6 ; 六 加ja l u e l 二 ad 一 0 * 3 . 3 / 1 0 2 3 ;/ / 1 0 2 3 一 3 . 3对应满量 程 al)8 一a l u e l = a d-8 * 3 . 3 / 1 0 2 3 ; a 翎( nop勺: 车辆座椅的磁流变液减振研究 v o i d que z ( ) u n s i gne di n tm axa do二 q ; u n s i ， e di n t “ i ll a 叨二 心。 0 ; u n s i gne di n tm axa d s = 0 : u n s i g n e di n t m i 】i a d s 二 a d s 0 ; u n s i gne di n tt e m p ai)0 = 0 ; uns i gne di n tt e 口 p a d s = 0 ; f o r ( j = 0 ; j 地 妹 朋 0 ) 施x ado =ado j j : e l s ei f ( 却0 【 j m a x 八 d s ) m a x ai)8 = 幼8 j ; e l s ei f ( ads j 伽1 从ds) m i 汕d s 二 al)8 j 3 ; f o r ( j = 0 ; j 1 8 ; j +) t e 田 p 八 卫 c = t e 二 p a ix)+ a 加 j l ; t e 口 p ads 二 t 胭 p a d s + al)8 j ; 朋- 0 = ( t 伽p ad0 1ax a 加书i n a 加) / 1 6 : 加一 8 二 ( t e m p ai)8 珊a x a d s 一 m i l l a d s ) / 1 6 : 川 刃 _ v a l u e z = 胡 一 。 * 3 . 3 / 1 0 2 3 ;/ / l o z a 一 a . 3 对 应 满 量 程 肋8 _ v a l u e z 二 汕一 8 * 3 . 3 / 1 0 2 3 ; a 翎( 夕nop ) ; v o i d屯i n t z ( )/ * 定时 器 1 中 断服务 程序*/ i f ( p i vr! 二 0 x 2 7 ) a 灿( clrc i n tm ， ) ; re t u t n; ) ti c nt 二 0: 南京理工大学硕士学位论文 t o 料 : i f ( ( 胡- f l a g 扮 0 ) e ya i f r a 二 0 x 8 0 ; a 二( c l r c i n 翔 ) ; v o i dk i c k d o g ( )/ * 踢除 看门狗 * / 们班 刃二 0 x 5 5 5 5 ; 们旺y 二 o x a 八 月 a : ) 此程序输出的 数字量信号为 习 刀 一 v a l u e l 、 川 刀 - v a l u e z及 胡8 _ v a l u e l和 a d 8 es v aluez 。用于下一 步模 糊p id控制程序的计算处理。 生生2 模糊p id控制 由3 . 3 . 4 节得出的 模糊p id控制规则表，建立输出k p 、 ki、 kd矩阵如 下: j二吸且勺.二，111旧.1 一 一 .5石.5 000 0.5 jll口心 n目0 1 5 881 5 8888 8888 8888 8888 1 5881 5 05 2 . 5 2 .5 0 ， 5 25 2 . 5 0 . 5 2 . 5 25 0 . 5 2 一 5 25 0 . 5 2 . 5 25 0 ， 5 25 2 . 5 0 . 5 0 . 5 05 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 1 01 0 。 5 0 . 1 01 0 . 5 0 . 5 05 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0.5 卜卜靡伏际沁卜武仁拓巴优临比 南京理工大学硕士学位论文 生5小结 本章 节以dsk24 07开发套件为基础， 开发车 辆座椅磁流变液减 振系统的 软件编 程和硬件电路设计，主要是利用 p rot el9 9se对电流控制器以及 dsp 外围硬件电路 进行分 析设计， 并利 用软件代码调试器c c sz和vc+ 对a/d 转换、 模糊控制规则表 以 及控制开关程序进 行软件编程，并通过调试。 车辆座椅的磁流变液减振研究 附图a i ms 3 20l 尺创 玩的内部总 线图 扣n 比。 n a l b l o 改d i a g ra mofth e z 川 欢d s p c p u 户 . 甲 . 油. 黔 .曰月姗丽 咒 代 护决门二翻 弓 离 氏 的川 曰 姆 口 叱 洲 日 几 ， 闷 票 ，七甘生 . 悦 ， 忘 下 口日 州 生 拍附团口 认 甲 曰 c . 创 武 丫 飞 泪 创 5 刁 . 川，闷 ” 鬓 口 . 口压 . 拓 知 明 侧、 叼 月 网， n叼 目石月句 j 旧 洲， 叼 月州 1 叼 阴 俐， 句 . 日自 1 日 几 目万 的 日 韶 1 .一卜， ;路. ;.口.0 曰盆 巨 卒 j 口 扩一州下朽 理补 t r e g 因 1 曲 蒸 ， 岁 卜. ， 翻 . 几 曰切 幼1 日曰 洲 且 仁 从 u oz 群耽朴 鬓 衅黔 8 2 口 了 1 叼 白 ， 叼 肠孟 ， 们 一 可万 于 c l j ( 州1 网 岑 宁 护 平 几 平 不 丽 1 华卿 考 1 n ote s: 翻e 抽七 佬4 份 钾m 幽 d esc 巾如n 而r d a 吻， 帷 d a taa n d p r a g 泊 mb u ， ，叭 5 肋， 明ass 泊 咖 b u ， 吧 ， 目如 洲9 卜 仪 y 的 d ud. a d d re ”幼d d 幽 b h 湘fe r to山 e t 附 5 韶o c 2 4 od sp c o n 介 。 翻沼即以 c p u田 日 份 ” 创 。 n幼t 的 1o r m a 加 州_ 5 洲抽 瓜即口 切 目 几 川 印”5 尺 ， 角 阳用 习g 。 泪 e u 他r 翻 协. n u 。 ，加r s p r 山eo) 扮 ec 绍 南京理工大学硕士学位论文 结论和展望 本 文以 汽车座椅的 磁流变液减振器为 研究 对象， 采用模糊p id逻辑控 制技术， 进行了以d sp 芯片为主 控元件的汽车座椅半主动 减振控制系统的 软硬件研究。 用 m atl ab仿真验证了 座椅 磁流 变液减振器良 好的 减振性能。 主要结论如下: ( 1) 根据智能液体 材料磁流变液的性质， 运 用流变力学理论和 液压理论， 建立 的减振器阻 尼力与振动 速度以 及外加 磁场之间的 关系 模型 是正确的。 并为磁流变 液 减振器半主动控制系统设计提供了强有力的理论依据。 (2 )磁流变液减振器电 流驱动器的设计实现了 磁流变液减振器输出 连续可调 的阻尼力， 从而使得装 有磁流变液减 振器的 车辆座椅半 主动减振控制系统在实际中 得以实现。 (3 )座椅模糊p id半 主动控制的 仿真 分析和试 验结果证明， 本文建立的仿真 模 型是正 确的， 半主动控 制的 模糊控制 规则的 选取是可 行的 ，有效地改善了 座椅的 动 态振动性能 ，可以 提高乘 座的 舒适性和操纵 稳定性. ( 4 )采用计算机辅助设计仿真软件 以t l ab/ 5 工 m u l i nk 设计的模糊 p id控制系统 仿真链图简洁、直观，且具有良好的通用性。 ( 5) 本课题研究中 模糊控制规则的 选取是正确的， 用查表法实现模糊 控制具 有 简单、 执行速度快和效果良 好等优点。 (6 )仿真计算验证了 座椅磁流变液半主动减 振控制系统在提高 操纵稳定性和 车辆平 顺性方面优于传 统减振器的 被动控制， 使汽 车减振技术达到一 个新的高 度， 为汽车 减振技术的进一 步发展提供了 很好的 前景。 由于课题研究时间较短和其他客观条件的限制， 所以在理论研究和实验上， 本文 还存在一 些不足。 对模 糊p 工 d 控制理论更 深层次，更 加先进的 技术问 题未能进 行全面 研究。 针对以上不足，结合磁流变液控制技术的最新发展，提出以下建议: ( 1 )智能 材料磁流 变液的 液体性 质及其制备方 法尚 待进一步研究和完善; ( 2) 在建立磁流变液