冲击缓冲用磁流变阻尼器的磁滞特性研究文献综
1 引言
振动和冲击作为运动的主要形式，是自然界中广泛存在的现象，研究振动与冲击的主要目的之一是减少其危害[1]。振动和冲击不仅会对工程材料造成损害，有时候还会对电子设备和人体造成致命的伤害。随着工业和工程的设计技术和制造技术的改进，工程中遇到的振动和冲击问题越来越严重在航空航天、军工、交通运输、机械制造和工程建筑领域都不同程度的存在着函待解决的冲击问题，它们往往引起结构的振动、疲劳和破坏，因而解决好冲击缓冲问题对于提高工程质量至关重要[2]。采用磁流变阻尼器是当前研究及应用最为热点的智能控制器。此外，由磁流变阻尼器构成的智能减振系统替代传统减振系统的应用也得到了研究者的关注[3]。
目前，美国的LORD公司和Delphi公司已开发出汽车悬架用磁流变阻尼器，并已经应用在凯迪拉克、别克、奥迪、法拉利等几种高档轿车上[4]。随着应用的深入，人们对磁流变阻尼器性能品质提出了很高的要求。其中载运工具等设备用的磁流变阻尼器由于使用时振动频率高、幅值较大，对疲劳寿命、密封性能和轻量化要求较高，因此磁流变阻尼器实用化优化设计是一个值得研究的课题[5]。利用磁流变液体的流动阻尼可变和可控的特点，通过控制系统用主动控制的方法来控制缓冲装置中液体流动的阻尼，以适应外界载荷的变化，可获得良好的缓冲特性[6]。而正确和有效的控制方法是实现所优化缓冲效果的关键步骤。
2 磁流变液在阻尼器中的应用
利用阻尼来吸收能量减震是一种新的技术，在航天、航空、工程、军工、汽车等行业中用来减振消能[7]。磁流变液体主要由微米级的软磁性颗粒、非磁性的载液和添加剂三部分组成。磁流变液是一种功能独特的新型智能材料，其流变特性口」以通过改变外加磁场的办法加以控制。在磁场的作用下，磁流变液体转变为半固体，具有很大的抗剪切力;当外加磁场撤去时，磁流变液又恢复到原来的液体状态，整个过程的响应时间仅为几毫秒[8]。磁流变阻尼器件是利用磁流变液的可控特性实现阻尼力无级可调的智能机械装置，具有结构简单、能耗低、提供阻尼力大、阻尼力可调范围宽、响应迅速等特点，易于控制并且连续可控，可与计算机技术和控制理论相结合，实现对振动的控制[9]。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。而磁流变阻尼器是用来提供运动的阻力并耗减运动能量的一种装置[10]。随着材料科学的发展，以磁流变液为工作介质的磁流变阻尼器所具有的多种优良特性得到更大程度的应用并深受科研者的喜爱。
3 磁流变阻尼器的控制研究现状
磁流变阻尼器的控制可以实现并保证阻尼器在“恰当”的时间做出最有效的反应，从而达到振动控制的目的。那么，怎么实现磁流变阻尼器的控制是必须要解决的问题。当前，磁流变阻尼控制在工程结构减振、车辆悬架、军工业、建筑物抗震控制等方面己经得到了广泛的研究，而控制算法是这些相关研究中的核心问题，它直接决定了系统的控制效果和机器智能化程度。不少科研者进行了很多相关研究，也取得了很多有益的成果。李宏男通过对磁流变阻尼器作为控制装置的结构平移-扭转耦联地震反应的半主动智能控制的问题进行了相关研究，得出系统输出与控制信号之间的数值对应关系[11]；关新春等通过分析平行平板间磁流变液流变后的非稳态过程,建立了磁流变减振驱动器响应时间的计算理论[12]；余淼等以簧载质量垂直振动加速度为输入量的小波频域控制器对汽车悬架进行控制，能够有效降低簧载质量加速度和轮胎动载荷，但是此控制方法需要在线对反馈信号进行小波分解，计算量大，硬件要求高[13]；朱位秋院士针对磁流变阻尼器强非线性的特征，在阻尼器动力学模型—Bouc-Wen模型的基础上，提出了基于Hamilton系统的半主动随机最优控制算法[14]。此外，国内外很多科研工作者依旧在磁流变阻尼器控制方面进行更加深刻和细致的专研。
4 磁流变冲击缓冲装置的控制策略研究
