多维座椅减振机构半主动控制研究

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1、天津大学硕士学位论文多维座椅减振机构半主动控制研究ResearchonSemi-activeControlofMulti-dimensionalVibrationReductionSeatMechanism学科专业：车辆工程研究生：曹荣康指导教师：毕凤荣副教授企业导师：姚友良高级工程师天津大学机械工程学院2017年12月摘要重型商用车辆由于地面输入振动激励较大，且车辆悬架系统减振性能较差，导致驾驶员长期处于大幅度低频振动环境中，严重影响了商用车辆乘坐舒适性，并对驾驶员的身体健康造成伤害。开展汽车座椅低频减振控制研究，是目前商用车辆减振领域主要的课题之一。论文依托天津大学-皇家墨尔本

2、理工大学国际合作项目，以某款重型商用车座椅为研究对象，旨在研究低频振动环境中汽车座椅的半主动控制多维减振问题。主要研究路线为：将新型磁流变弹性体材料(MRE)减振器与Stewart并联机构相结合，达到多维减振的目的，并对减振机构进行半主动控制研究。论文进行了Stewart并联机构运动学及动力学分析，建立了基于Kane方法的Stewart动力学模型，通过Matlab数学模型仿真及ADAMS多体动力学仿真验证了该Stewart动力学模型的正确性；设计了专用励磁装置并进行MRE材料的制备，在高倍电子显微镜下观察其内部链状结构，然后对所制备的MRE材料进行磁致弹性模量测试，试验证明该MRE

3、具有较强的磁流变特性；基于所制备的MRE材料，设计了一种新型MRE减振器机构，利用Maxwell有限元软件对其进行电磁学仿真分析；最后完成减振器试验样机的制造，通过万能拉压试验机测试其在不同磁场环境下的振动特性，试验结果表明此MRE减振器具有良好的变刚度、变阻尼性能。建立了ADAMS和Matlab联合仿真模型，通过对减振机构DOE仿真分析，优化得到在不同振动频率下具有最佳减振效果的刚度、阻尼参数匹配结果；对半主动控制策略进行深入研究，基于仿真结果及专家控制经验进行模糊控制算法及PID控制器的优化，设计了一种适用于本机构的半主动控制自适应模糊PID控制器；最后通过ADAMS和Matl

4、ab联合仿真分析，证明所设计的控制器具有良好控制效果，所设计的并联减振机构具有突出的多维减振性能；通过制造座椅减振机构样机，并进行道路振动性能测试，证明该机构在被动控制、半主动控制策略下均具有良好的减振性能，且半主动控制时其减振性能获得一定程度的提升。仿真分析及试验测试结果证明，本文设计方案具有一定的可行性，为汽车座椅减振研究提供了新的思路。关键词：减振座椅，磁流变弹性体，半主动控制，多维减振，变刚度变阻尼IABSTRACTDuetothelargeinputvibrationexcitationoftheheavycommercialvehiclesandthepoorvibra

5、tiondampingperformanceofthevehiclesuspensionsystem,thedriverisinaconditionofsignificantlow-frequencyvibrationforalongperiodoftime,whichseriouslyaffectstheridecomfortofthecommercialvehicleandaffectsthehealthofthedrivercausesomedamages.Itisoneofthemajortopicsinthefieldofvibrationreductionofcomme

6、rcialvehiclestocarryoutresearchonlowfrequencyvibrationdampingcontrolofautomobileseats.BasedontheTianjinUniversity-RMITUniversityInternationalCooperationProject,thisdissertationtakesaheavycommercialvehicleseatasresearchobject,andaimstostudythesemi-activecontrolmulti-dimensiondampingproblemofcar

7、seatinlowfrequencyvibrationenvironment.Themainresearchrouteisasfollows:CombiningthenewMREdamperwiththeStewartparallelmechanism,thepurposeofmulti-dimensiondampingisachieved,andthesemi-activecontrolofthevibrationdampingmechanismisstudied.