• <sup id="g4u0a"></sup>
    <bdo id="g4u0a"></bdo>
  • <noscript id="g4u0a"><source id="g4u0a"></source></noscript><nav id="g4u0a"><option id="g4u0a"></option></nav><dd id="g4u0a"><source id="g4u0a"></source></dd>
  • 你好,歡迎訪問北京固力同創工程科技有限公司!
    產品列表  Products List
    聯系我們  Contact us
    手   機:13633183278
    聯系人:曹經理
    郵   箱:gulitc@vip.163.com
    地   址:北京市海淀區西北旺德政路南茉莉園甲19號樓1層A-1100號
    網   址:www.cizdsn.icu
    詳細新聞
    當前位置:首頁 > 新聞中心 > 行業資訊 > 詳細新聞

    用于磁流變阻尼器的電流控制器

    作者:北京固力同創 來源:www.cizdsn.icu 發表時間:2016-9-1 瀏覽:次  百度一下

    摘 要:磁流變阻尼器已經成功應用于汽車半主動懸架系統以及大型土木結構的振動控制。鑒于電流控制器在磁流變阻尼器的應用中起著調節磁場的重要作用,發明了一種基于脈沖寬度調制(pwm)集成電路的電流控制器。通過對一商業化磁流變阻尼器的控制性能測試顯示,改變控制電壓電流控制器的輸出電流可實現0.15~2.01a連續輸出,且與輸出電流呈現高度的線性關系,具有響應速度快、輸出電流精度高、價格低廉等特點。因此,所發明的電流控制器可以應用于磁流變阻尼器的控制。

    1 引 言

    磁流變(mr)阻尼器是一種基于磁流變液的智能控制裝置,它可以通過調節外加磁場的大小實現阻尼力變化[1]。磁流變阻尼器的優良可控性能,使得它的應用非常廣泛,例如滾筒洗衣機和康復機的應用[2],車輛懸架系統的減振[3],斜拉索的振動控制[4-7],以及大型土木工程結構的抗震[8]等。磁流變液是一種新型相變材料,它是由高磁導率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁磁性體混合而成的懸浮體。由相變理論認為,在無磁場時,彌散在母液中的懸浮顆粒為隨機狀態,其遷徙和轉動受熱波動影響,即鐵顆粒自由隨液體運動。當施加磁場時,受熱波動和場強兩方面影響,這些懸浮的微粒鐵顆粒被相互吸引,形成一串串鏈式結構從磁場一級到另一級[9]。此時,磁流變液體在ms級瞬間由牛頓流體變成塑性體或有一定屈服剪應力的粘彈性體,磁流變鐵顆粒在零磁場與強磁場下的狀態,如圖1所示。

    可用賓漢姆(bing-ham)流體塑性模型有效地描述磁流變液體的上述性質,如式(1)所示:

    τ=τy(field)sgn(γ·)+ηγ·(1)

    式中:γ·=流體剪應變率;η=和磁場強度無關的液體屈服后黏度(實測屈服后剪應力的斜率);τyfield)=磁流變液的屈服剪應力,它是磁場強度的非線性函數[9]。而電流控制器在磁流變液體的應用中起著調節磁場的作用,所以設計一種連續可調、精度高、響應速度快的電流控制器對于阻尼器的控制至關重要。

    線圈中的電流一般由2種方式產生,分別是電壓驅動和電流驅動。電壓驅動器的弊端是線圈電阻在長時間電流勵磁下,阻值隨溫度升高而變化,在輸入電壓不變的情況下,線圈中電流值會發生變化,而阻尼力是與線圈中電流相關,所以在相同電壓勵磁下會因為每次電壓勵磁線圈工作時間長短不同,而造成線圈中電流值的不同。另外一點是恒壓源的動態響應較恒流源慢,而工程實踐常常要求阻尼器的阻尼力可以在很短時間內對控制對象進行響應,所以選擇動態響應快的輸入控制方式可以保障系統對于結構在第一時間得到控制。采用電流控制方式可以有效解決上述2個問題。

    國內的專家學者對于磁流變阻尼器的控制器部分做了很多研究。文獻[10]利用德州儀器公司生產的tms320f240數字信號處理芯片作為控制系統的核心,開為阻尼器的控制器。文獻[11]以德州儀器芯片中的drv103為核心設計的可控電流放大器,文獻[12-13]以德州儀器生產的tl494芯片為核心進行壓控電流源的設計,上述

    2種雖然外圍電路設計簡單,但性能曲線

    不夠線性,且調節范圍很窄,不符合阻尼器控制器的的要求。經過上述分析與比較,為了獲得連續可調的控制電流,電流控制器由tl494,功率場效應管mosfet和運放組成,控制器可實現在0~5v連續可調,輸出電流0.15~2.01a,控制電壓與輸出電流呈現高度的線性關系,具有電路簡單、輸出電流穩定、精度高、價格低廉、應用范圍廣等特點。2 電流控制器的設計思路本電路采用美國德州儀器公司生產的tl494芯片,即一種電壓驅動型脈寬調制控制集成電路,采用閉環電流放大器,使得pwm占空比按照輸入控制電壓的變化而變化。圖2為電流控制器的系統框圖。該系統包括4部分:調整電路、波產生電路、輸出控制電路及誤差采樣電路。調整電路提供了2種調節方式:手動調節和自動調節。它與誤差采樣電路一同調節pwm波的占空比大小。pwm波產生電路是控制器的核心,作用是產生脈寬調制波形。輸出控制電路是對于脈寬調制波形的進一步放大而后驅動負載,負載是由一商用磁流變阻尼器以及小阻值的采樣電阻組成。誤差采樣電路將采樣電阻上的電壓采樣后與tl494芯片協同作用控制電流輸出的穩定度。

    2.1 調整電路

    為了方便應用,電路設計為手動調節和上位機調節2種方式。如圖3所示,手動調節可以調節電位器旋鈕p,從而使得輸入控制電壓值隨接入電阻的大小而改變。上位機調節也可以利用計算機結合labview程序控制daq采集器(ni6251)輸出任意步長的控制電壓。

    要注意的是,在上位機調節時電位器務必逆時針旋到底,此時輸入電阻為最大,從而使得二極管d1截止,通過調節vctr輸入電壓的大小,使得二極管d2導通。二極管的作用是防止輸入為交流信號時電路工作處于異常狀態。第一級比例積分運算電路是u1為了補償二極管的導通壓降,調整其增益為ko1使得輸出uo1仍為0~5 v。

    uo1=ko1×ui(2)

    式中:ko1為運算放大器u1的增益大小。

    第二個比例運算放大器u2 a主要是用來控制輸入以及反饋到tl494反饋端的電壓幅度,使輸入tl494芯片3腳的最大值不超過3.5v。下式即為第二級比例運算放大器之間的傳遞函數:

    uo=-a×uo1+b(3)

    式中:a、b為減法器u2a的相關系數。

    如圖4所示,脈寬調制電路是開關電源的中心控制器,主要作用是向驅動電路提供陡峭且寬度可變的矩形脈沖列。tl494芯片內部有2個誤差比較放大器,一個振蕩器,一個死區時間比較器,內置5v參考基準電壓源。誤差比較放大器將誤差電壓放大,其輸出與第3腳的反饋端相連接,共同調節輸出脈沖寬度[14]。片上內置了線性鋸齒波振蕩器,振動頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調節,其振蕩頻率如式(4)所示:


    式中:ct為5腳電容,rt為6腳阻值。

    輸出脈沖的寬度是通過電容ct上的正極性鋸齒波電壓vct與另外2個控制信號進行比較來實現的[15],而本電路將死區電壓vdtc接地。因此輸出電壓v1僅由正極性鋸齒波電壓vct與回受pwm比較器電壓vpwmci決定。如圖5所示,當vpwmci小于vct時,輸出電壓ve1置,相反地,輸出脈沖寬度e1置0。從而隨vpwmci與vct相對關系的變化,脈沖寬度被調節。

    2.2 輸出控制及誤差采樣電路

    圖6中q1為功率場效應管(mosfet),其特性是當基極電壓小于閾值時,場效應管為截止狀態,超過閾值時,場效應管處于一個線性放大的狀態。利用這一特性,可以放大pwm信號,增強tl494的驅動能力。當pwm信號為高電平時,q1導通,mosfet工作為線性放大狀態,續流二極管pwm截止,當pwm信號為低電平時,q1截 止,mosfet由線性放大狀態轉為截止狀態,fwd導通,二極管與感性負載形成回路,將存在的電流耗散掉。

    如圖6所示,采樣電阻與負載電阻串聯,采 樣電 壓usamp經過放大得到的uerror反饋至tl494引腳2結合調整電路輸出值與tl494的引腳1值比較,保證其輸出值為恒定的電流值以及調整tl494引腳3的電壓不會超過3.5v。圖7即為誤差采樣電路。傳遞函數表述如下:

    uerror=ks×usamp(5)

    式中:ks為運算放大器u2b的增益大小。

    3 性能測試采用

    pc手動控制labview程序經由daq數據采集卡輸出步長為0.5v的控制電壓,同步采集負載兩端波形數據,讀取并記錄示波器上負載兩端的電壓有效值,換算出電流值大。ㄘ撦d選用商業化阻尼器,電阻5.4ω。圖8為所設計的電流控制器,圖9為電流控制器的性能測試平臺。

    實驗測試數據如表1所示,控制電壓為0~5v,以0.5v電壓為步長,進行2次測量(對比證明數值的重復性),輸出電流為0.15~2.01a,測試數據保持小數點后4位有效數字。由表1所示,控制電壓為0v時,輸出有一個很小的電流值,這是由于內部參數配置仍然存在些許問題,有待進一步做優化?紤]到電流值很小,對于實驗結果影響較小,這里暫剔除不做擬合。電流值從控制電壓為0.5v時開始變化,這是因為tl494芯片的3腳輸入電壓范圍為0.5~3.5v,所以導致在控制電壓為0~0.5v時,輸出為一恒定不變的值。將表1中的控制電壓與輸出電流的有效 值 的 關 系 通 過matlab做擬合,結果由圖10所示。


    控制電壓與輸出電流的關系控制電壓為1.5~5v時,電流為0.28~2.01a,其輸入控制電壓與輸出直流電壓成線性關系,而且第一次測量結果與第二次測量結果重復性非常好,擬合值與實測值的相關系數高達0.995 62.1%,符合阻尼器控制器的要求。圖11為占空比分別。保玻担、36.5%、68.5%、100%的波形圖,vpp為負載兩端的實測電壓波形圖,rms是由占空比的積 分得到的 負 載 兩 端 的 電 壓 有效值。

    4 結 論

    設計并測試了一種精準可控的脈寬調制磁流變阻尼器的電流控制器。經實驗驗證該電流控制器可在0.15~2.01a范圍內連續可調,輸出精度高、線性度好、體積小、成本低,除了可用于磁流變阻尼器的控制外,還可用于其他多種場合,如電磁線圈電路、照明電路或電機控制。


    分享此文章:
    上一篇:阻尼器結構組成對碰撞阻尼性能的影響
    下一篇:壓電摩擦阻尼器自適應控制的抗震分析
    其他人還瀏覽了下面的相關信息:
    網站首頁 |  關于我們 | 新聞中心 | 產品展示 | 榮譽資質 | 行業資訊 | 常見問題 | 工程案例 | 聯系我們 |  網站地圖 |  RSS訂閱
    版權所有:北京固力同創工程科技有限公司         網址:www.cizdsn.icu                  技術支持:起航網絡
    電話:010-57283773   手機:13633183278    聯系人:曹經理         郵箱:gulitc@vip.163.com       公司地址:北京市海淀區西北旺德政路南茉莉園甲19號樓1層A-1100號
    本站關鍵詞:阻尼器       阻尼器廠家       北京阻尼器       固力同創阻尼器       阻尼墻       北京阻尼墻       阻尼墻廠家       固力同創阻尼墻       北京固力同創減震科技有限公司     城市推廣
    华谊兄弟股票a明道配资
  • <sup id="g4u0a"></sup>
    <bdo id="g4u0a"></bdo>
  • <noscript id="g4u0a"><source id="g4u0a"></source></noscript><nav id="g4u0a"><option id="g4u0a"></option></nav><dd id="g4u0a"><source id="g4u0a"></source></dd>