基于DSP的汽車磁流變減振器控制器設(shè)計開題報告

PAGE畢業(yè)設(shè)計開題報告學生姓名：學號：學院、系：信息與通信工程學院電氣工程系專業(yè)：自動化論文題目：基于DSP的汽車磁流變減振器控制器設(shè)計指導教師年月日

開題報告填寫要求1．開題報告作為畢業(yè)論文答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)論文工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在系審查后生效；2．開題報告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導教師簽署意見；3．學生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊）。文中應(yīng)用參考文獻處應(yīng)標出文獻序號，文后“參考文獻”的書寫，應(yīng)按照國標GB7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；4．學生的“學號”要寫全號（如0201140102），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5.有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當按照國標GB/T7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6.指導教師意見和所在系意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。

畢業(yè)設(shè)計開題報告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文獻綜述磁流變液阻尼減震器是近幾年出現(xiàn)的一種智能型減震器，它以一種新型的可控流體功能材料——磁流變液作為阻尼介質(zhì)。這種減震器具有結(jié)構(gòu)簡單、控制應(yīng)力范圍大、響應(yīng)速度快、不存在老化疲勞現(xiàn)象和功耗低等有點。在震動控制領(lǐng)域，采用減震器對機械設(shè)備進行減震防護是工程界研究的重要課題之一。常用的傳統(tǒng)減震器（如橡膠金屬減震器、彈簧阻尼減震器等）一般利用結(jié)構(gòu)本身儲存的消耗震動能量來滿足機構(gòu)的抗震標準，但是，這種減震方式缺乏結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)能力，在不確定的外界載荷作用下，很難滿足結(jié)構(gòu)的安全要求，而且這種結(jié)構(gòu)的尺寸一半都比較大，在經(jīng)濟和結(jié)構(gòu)布置上有一定困難。因此具有非線性特征和良好可控性的智能減震器的研究就成為了一種新的選擇。用磁流變液阻尼器控制結(jié)構(gòu)振動是近年來興起的減震技術(shù)研究熱點之一，它是一種阻尼可控期間，其內(nèi)部液壓缸的阻尼介質(zhì)采用磁流變液，主要由納米級尺寸大小的磁性顆粒與載液和穩(wěn)定劑混合而成，工作原理是調(diào)節(jié)勵磁線圈中的電流獲得不同強度的磁場，使阻尼通道中磁流變液的流動特性發(fā)生變化，而且這種變化是連續(xù)、可逆的，即一旦去掉磁場后，又變成可以流動的液體，從而控制減震器的阻尼力。磁流變液阻尼器及振動控制技術(shù)的發(fā)展基本從20世紀40年代開始。美國科技工作者Rabinow·J·首次發(fā)現(xiàn)了磁流變液現(xiàn)象，而且發(fā)明了磁流變液離合器[1]，與此同時，Winslow發(fā)明了電流變液，然而只有在此后的幾年里出現(xiàn)的磁流變液的專利和論文比電流變液多，之后大部分的研究則集中于電流變液。但是，由于電流變液的屈服應(yīng)力較低，且存在高壓安全性問題，因而1990年以來，磁流變液重新引起了研究者們的興趣，尤其是近幾年來，國際上召開了3屆電流變液與磁流變液研討會，促進了磁流變液的研究與開發(fā)[2][3]。目前，各主要工業(yè)國家都在競相發(fā)展這一技術(shù)，美國TRW公司的Shtarkman在1991年就研制了磁流變液旋轉(zhuǎn)式吸震器[4][5]，并將其應(yīng)用于汽車懸架主動控制系統(tǒng)，美國Lord公司的Carlson和Weiss等人自1993年以來在磁流變液及其應(yīng)用研究方面取得了突出成就，Lord公司已有商品化產(chǎn)品面市[6][7]。日本學者NagayaKosuke和中國學者李連進對磁流變液吸震器的控制及在噪聲減振上進行了研究；1993年，J·M·GINDERANDL·C·DAVIS采用有限元技術(shù)研究了磁的非線性飽和對磁流變液材料內(nèi)部剪切應(yīng)力的影響，并對內(nèi)部剪切應(yīng)力的計算進行了探索[8][9]。1996年，美國NotreDame大學的Dyke和Spencer等人將磁流變液阻尼器用于大型結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的控制也是磁流變液的應(yīng)用之一，同時討論了影響磁流變液阻尼動態(tài)響應(yīng)時間的因素，建立了基于Bouce-Wen模型的阻尼器動態(tài)模型和偽靜力模型[10][11]；1996-1998年，美國福特汽車公司的Ginder等人對磁流變液屈服應(yīng)力的有限元分析及性能的提高進行了研究[12][13]，美國通用汽車公司Foister和Gopalswamy等人研制了磁流變液及磁流變液離合器，美國加州州立大學的Zhu和Liu等人對磁流變液的流變學，特別是微觀結(jié)構(gòu)進行了較多研究。1996年，白俄羅斯傳熱傳質(zhì)研究所Kordonski等人在磁流變液的性能以及磁流變液拋光、密封等應(yīng)用研究方面取得了重大進展。1995年-1998年，法國Nice大學的Bossis和Cutillas等人在磁流變液的機理研究，特別是在微觀結(jié)構(gòu)分析方面作了很多工作。1996年，德國BASFAG的Korman等人已研制出了穩(wěn)定的納米級磁流變液，Lord公司的網(wǎng)站還發(fā)布過適用于汽車懸架的Rheonetic系列磁流變液減震器。日本、英國、印度、等國家也有人開始這方面的研究。我國對磁流變液的研究起步較晚，自1994年之后才有相關(guān)文獻發(fā)表。中國科學技術(shù)大學唐新魯[14][15]對磁流變液的機理及阻尼器的性能進行了闡述；1999年，金昀研制了兩套磁流變液屈服應(yīng)力測試系統(tǒng)；1998年，陳祖耀等人用新方法制備了超細磁性粉末和磁流變液；上海交通大學陳吉安[16]、重慶大學廖昌榮對磁流變液阻尼器在汽車減震上的應(yīng)用進行了研究；江蘇大學潘公宇、謝俊[17][18]通過實驗建立了粘性遲滯模型；上海大學的張華良對環(huán)形極板中的電/磁流變液的力學性質(zhì)進行了研究，建立了電/磁流變液的阻尼力和控制電廠關(guān)系的理論模型；哈爾冰工業(yè)大學歐進萍教授對磁流變液阻尼器在地震工程領(lǐng)域進行了研究；電子科技大學楊仕清對磁流變液的制備及流變性質(zhì)進行了研究；國內(nèi)研究磁流變液的單位還有西南師范大學、天津大學建筑工程學院[19]、北京航空航天大學[20]、安徽理工大學、中國科學院長春光機所等單位?？傮w看來，我國目前在磁流變液的研制與性能研究方面與國外仍有一定差距，應(yīng)用產(chǎn)品尚屬空白。從初步試驗成果看磁流變材料將有很廣闊的應(yīng)用前景，尤其在液壓、測量、自動控制、機器人等領(lǐng)域?qū)⒁鹦碌募夹g(shù)革命。磁流變液阻尼技術(shù)包括磁流變液材料、磁流變液阻尼器兩大關(guān)鍵技術(shù)。前者主要從材料的力學的角度觸發(fā)，研究磁流變體的組成及物理特性；后者則從機械學、電子學、自動控制等角度觸發(fā)，其理論研究和應(yīng)用目標開展研究。但是，猶豫磁流變液阻尼屬于一種新型發(fā)展的交叉學科，其理論研究和應(yīng)用顯得不夠完善，因此，對磁流變液阻尼器的理論建模和實際應(yīng)用的研究顯得非常重要。本設(shè)計主要研究基于DSP的汽車磁流變減震器控制器的硬件設(shè)計。采用TMS320LF240xDSP控制芯片，在C語言環(huán)境下設(shè)計硬件電路?？刂破鞯挠布O(shè)計應(yīng)滿足系統(tǒng)要求，遵循以下設(shè)計準測：軟硬件合理劃分、簡化設(shè)計、模塊化設(shè)計、抗干擾設(shè)計等。本設(shè)計磁流變阻尼器控制器硬件由電源模塊、加速度信號輸入模塊、控制模塊和功率驅(qū)動模塊四部分組成，集成度高、可靠性好。參考文獻：[1]RabinowJThemagneticfluidclutch1948,(67),1308-1308[2]汪建曉·孟光磁流變液研究進展航空學報2002,（1）,6-12[3]ShtarkmanEMFluidResponsetoMagneticFieldU.S.Patent4992190,1991[4]CarlsonJDNewcostEffectiveBrakingDampingandVibrationControlDevicesMadewithMagnetorheologicalFluids,1998,(13),96-99[5]CaelsonJDMagnetorheologicalMaterialsBasedonAlloyParticles.U.S.patent5382373[6]王立克新型結(jié)構(gòu)磁流變阻尼器的實驗建模2005年第四屆全國點磁流變學術(shù)會議論文集，135-137[7]NagayaKosuke·lilianjinMethodforreducingsoundradiatedfromstructuresusingvibrationabsorbersoptimizedwithaneuralnetwork1998.9,104(3),1466-1473[8]DykeSJ·SpencerJrBF·SianMK·CarlsonJDModelingandControlofMagnetorheologicalDampersforSeismicResponseReduction,SmartMater.Struct,1996,(5),565-575[9]楊廣強·B·F·Spencer·Jr·J·D·Carlson·M·KSain足尺磁流變阻尼器的建模及動態(tài)特性,地震工程與工程震動,2001,12,(6),8-23[10]GinderJMControllable-stiffnesscomponentsbasedonmagnetorheologicalelastomers,ProceedingsofSPIE-theInternationalSocietyforOpticalEngineeringSmartStructuresandMaterials,2000,(20),108-120[11]GopalswamyS.LinzellSM.JonesGL,U.S.Patent,5896965,1999[12]ShengR.FloresGA.LiuJJofMagnandMagnMater,1999,(194),167-175[13]KordonskyWIMagnetorheologicalEffectAsaBaseofNewdevicesandTechnologiesofMagnetismandMagneticMaterials1993,(122),395-398[14]唐新魯有關(guān)電流變液、磁流變液機理日若干問題的研究.中國科技大學,1996[15]金昀、唐新魯、王曉杰等，磁流變液屈服應(yīng)力的管道流測試方法研究-實驗力學1998,13,（2），168-173[16]陳吉安、趙曉昱，應(yīng)用于汽車減振的磁流變液阻尼器的設(shè)計原理-汽車技術(shù)2002（8），9-13[17]潘公宇，磁流體阻尼可調(diào)減振器-機械工程學報2002，38（7），148-152[18]謝俊、劉軍、馬履中，汽車磁流變減振器流變力學特性的研究·江蘇大學學報2002，（11），26-29[19]張茂潤、彭成松，工藝條件對硅油基鐵氧體磁流體性能的影響·安徽理工大學學報2003,23,（3）[20]池長青、王之珊，鐵磁流體力學.北京航空航天大學1993,12，165-169

畢業(yè)設(shè)計開題報告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：（1）基于磁流變液阻尼器的結(jié)構(gòu)和工作原理，研究磁流變力學特性。由于磁流變液的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系比較復雜，使得磁流變阻尼器的動態(tài)阻尼力呈現(xiàn)強非線性關(guān)系。磁流變液的本構(gòu)關(guān)系可近似用Bingham塑性模型描述。（2）通過對磁流變液阻尼器模型建立的理論，確定磁流變液阻尼器設(shè)計參數(shù)。將磁流變阻尼器應(yīng)用于某二自由度受迫振動系統(tǒng)，并針對該系統(tǒng)設(shè)計了磁流變阻尼器的常規(guī)模糊控制器的簡單模糊控制器。數(shù)值仿真表明，常規(guī)模糊控制器有效地抑制了系統(tǒng)的震動；簡單模糊控制器基本保持常規(guī)模糊控制器的性能，但能提高控制的實時性。（3）設(shè)計一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用TMS320LF240XDSP芯片和C語言實現(xiàn)對震動模擬量的采集。F240片內(nèi)集成了采樣保持電路和模擬多路轉(zhuǎn)換的雙十位AD轉(zhuǎn)換。對外部信號進行調(diào)理的電路由精密電位器構(gòu)成，濾波器采用二階低通濾波器。此外，模擬量測量電路中還包括過零檢測單元，實現(xiàn)模擬量頻率和相位的測量。（4）基于單片機TMS320LF240XDSP，設(shè)計包括電源模塊、加速度信號輸入模塊、控制模塊和功率驅(qū)動模塊四部分的控制器硬件系統(tǒng)；編制包括系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、控制算法模塊和脈寬調(diào)制模塊四部分的控制程序。

畢業(yè)設(shè)計開題報告指導教師意見：指導教師：年月日所在系審查意見：系主任：年月日

附件：參考文獻注釋格式學術(shù)期刊作者﹒論文題目﹒期刊名稱，出版年份，卷(期)：頁次如果作者的人數(shù)多于3人，則寫前三位作者的名字后面加“等”，作者之間以逗號隔開。例如：[1]李峰，胡征，景蘇等.納米粒子的控制生長和自組裝研究進展.無機化學學報，2001,17(3):315~324[2]J.Y.Li,X.L.Chen,H.Li.Fabricationofzincoxidenanorods.JournalofCrystalGrowth,2001,233:5～7學術(shù)會議論文集作者﹒論文題目﹒文集編者姓名﹒學術(shù)會議文集名稱，出版地：出版者，出版年份：頁次例如：[3]司宗國，謝去病，王群﹒重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的研究﹒見