专利名称：一种磁流变复合阻尼控制方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁流变阻尼技术，尤其是涉及一种磁流变复合阻尼控制方法与装置。
背景技术：
磁流变阻尼技术，就是以磁流变液或磁流变弹性体作为阻尼元件，利用磁流变效 应(Magnetorheological Effect)来实现阻尼作用。利用磁流变效应制作的磁流变阻尼器 件具有结构简单、响应迅速、易于控制、能耗低、阻尼力大以及阻尼力可调范围宽等特点。在 车辆悬挂系统、建筑结构(如桥梁、大坝、高层建筑等)、制动器和离合器、军用装备中舰炮 的后坐力控制、直升飞机旋翼的减振等领域中获得了较广泛的应用，实现振动结构系统的 主动、半主动控制。本发明以磁流变液为例进行说明，不排除其他磁流变体作为阻尼元件的 情况。目前具备的磁流变效应技术，发生作用需要一个外加磁场，采用电磁铁原理(如 螺线管线圈)通过调节励磁线圈中的电流获得所需的可控磁场，使磁流变液的粘度在外加 磁场的作用下发生变化，从而改变减振器的阻尼力，需要外配电源来驱动线圈，在外配电源 失效的情况下，这种磁流变阻尼器将失去作用；磁流变液的响应时间为毫秒级，但磁流变阻 尼器的总响应时间受电磁场上升时间τ =L/R(L为线圈的电感，R为线圈的电阻)的限制， 一般在10 100毫秒的范围内，难以满足一些要求快速响应的场合；对于传统的磁流变液 阻尼器应用在主动减振的反馈控制系统中，目前都需要在磁流变液阻尼器旁边并行配置传 感器，存在安装空间大、结构复杂、系统可靠性低等问题。近年来有不少学者开展了自适应变阻尼、自传感变阻尼磁流变技术等方面的 研究，美国专利US7112474B2中提出一种磁流变弹性体的自适应减振装置，它通过可变 气隙的磁路结构设计达到磁流变弹性体自适应被控结构的振动位移。中国发明专利 200411040673. 6中提出一种集成相对速度传感功能的磁流变阻尼器以及自适应减振方法， 通过在活塞杆中设置感应线圈，与励磁线圈一起组成有源磁电式相对速度传感器，活塞与 缸体之间轴向相对运动使感应线圈的磁链发生相应变化并感生得到一反映该相对运动的 传感输出信号。中国发明专利200411068853. 5中为保证磁流变阻尼器在电源失效时能在 大阻尼状态工作，在MR阻尼器中设置了永磁体，提出了一种逆变型磁流变阻尼器，可达到 小电流大阻尼的逆变效果。在中国发明专利200710068598. 8中，它提出了一种磁流变阻尼控制方法，它基于 超磁致伸缩与磁流变耦合机理，由永磁体提供恒定的总磁通量，当外部压力负载加载在超 磁致伸缩材料(Giant magnetostrictive material，以下简称GMM)上时，其内部磁畴向与 施力方向垂直的方向偏转，导致其内部磁化强度减小，因此磁回路①的磁通量减小，由于总 的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量增加，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼增大， 而且负载越大，磁回路②的磁通量增加越多，缝隙处的磁流变介质的阻尼力也越大，起到了 抗压阻尼控制的效果；其发明存在的缺点是当GMM受拉力时，其内部磁化强度增大，因此磁 回路①的磁通量增大，由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量减小，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼减小，因此其发明只适用于需要抗压阻尼的领域，而无法适用于需 要抗拉阻尼的领域；它在GMM周围设置感应线圈，并与电容、电阻等组成特定的电路相连， 组成质量调谐阻尼器，亦可产生被动阻尼，它的机理是当被控结构振动时，GMM和感应线 圈将结构的机械能转换为电能，然后通过电路中的电阻抗将其消耗为焦耳热，或有电回路 分流一部分系统能量，从而达到抑制结构振动的目的，它是完全的被动控制，达不到主动控 制很强的适应性。
发明内容
为了克服背景技术中只能提供抗压阻尼而不能提供抗拉阻尼、只有被动控制或主 动控制以及主动控制时需要外加传感器使的体积庞大的不足，本发明的目的在于提供一种 磁流变复合阻尼控制方法与装置，这种磁流变复合阻尼控制方法与装置分为被动阻尼是抗 压型和被动阻尼是抗拉型的两种控制方法与装置，它们的磁路不同。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一、一种磁流变复合阻尼控制方法中线圈、第一电容Cl和第一电阻Rl组成被动控制电路；中线圈、第一电容Cl、第 一电阻Rl和电流源第一 il组成主被动杂交控制电路；第二电流源i2、上下线圈、第二电容 C2和第二电阻R2组成主动控制电路；超磁致伸缩与磁流变液耦合作用下产生被动阻尼，由 这种被动阻尼产生的控制分为抗压型和抗拉型两种磁流变被动阻尼控制方法。所述被动阻尼为抗压型的磁流变被动阻尼控制，由环形永磁体、上磁轭、GMM和下 磁轭构成输入磁回路，环形永磁体、上磁轭、磁流变液介质、软磁体内筒和下磁轭构成输出 磁回路；当受到外载压力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其内部磁导率 变小，因此通过其中的磁通量发生变小，输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁 通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁 流变液介质的阻尼变化，起到减振的效果，而且压力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越 多，磁流变液介质的阻尼力也越大。所述被动阻尼为抗拉型的磁流变被动阻尼控制，由上永磁体、上磁轭和磁流变液 介质构成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路，GMM、上下永 磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；当受到外载拉力负荷时，GMM 内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其部磁导率变大，因此通过其中的磁通量发生变大， 输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙 处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化，起到减振的效 果，而且拉力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大；由 于GMM安装于中线圈的内部，因此，通过此线圈的磁通量发生的变化会在磁线圈中产生感 应电流，电流通过耗能电阻Rl得到消耗，起到更好的减振效果，由GMM产生的变化的磁通产 生在输出磁回路的阻尼和在被动控制电路中阻尼，起到GMM分路阻尼的作用。所述主被动杂交控制电路产生的主被动杂交控制，在具备上述被动控制的整个过 程及效果的基础上，通过调节第一电流源il的电流大小和方向，起到主动控制的效果，成 为了主被动杂交阻尼控制。所述主动控制电路产生的主动控制，当受到外载负荷时，给主动控制电路传递信号的传感器将外载负荷的大小和方向传递给控制电路，从而调整控制电路中电流的大小和 方向，使上下线圈产生磁场，该磁场通过缝隙处的磁流变液介质，使磁流变液介质的阻尼发 生变化，外载负荷越大，电流越大，磁流变液介质的阻尼力越大，从而起到减振效果。所述给主动控制电路传递信号的传感器利用磁流变液与GMM耦合原理，将GMM作 为传感器集成在磁流变液阻尼器内部，直接检测被控装置的振动信息，将检测到的振动信 息传递给主被动杂交和主动控制电路，进而控制主动控制电路中第二电流源i2输出电流 的大小。二、一种磁流变复合阻尼控制装置1、被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置外筒的两端孔内分别与端盖和底盖相连，外筒内安装有软磁体内筒，软磁体内筒 两端支撑在端盖和底盖之间；安装在软磁体内筒的GMM的两端分别与上下磁轭的一端连 接，GMM外围绕有中线圈，中线圈外围套有环形永磁体，上磁轭的外围嵌绕有上线圈，上磁轭 的另一端与活塞杆的一端在软磁体内筒连接，活塞杆的另一端伸出端盖外，T形的导向活塞 安装在软磁体内筒下端孔内，下磁轭的外围嵌绕有下线圈，下磁轭的另一端与T形的导向 活塞大端连接，T形的导向活塞小端外套有弹簧并安装在底盖中心孔内；与软磁体内筒相 配的活塞杆、上磁轭、环形永磁体、下磁轭和T形的导向活塞之间充满磁流变液介质，软磁 体内筒和外筒之间具有空气腔，磁流变液介质经软磁体内筒下端径向孔与所述空气腔相连 通；中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻Rl和第一电容Cl ；上线圈的一端与外筒外的 第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈的一端连接，下线圈的另一端与上线圈 的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈的绕相相同；环形永磁体、上下磁轭和GMM构成输 入磁回路，环形永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；上下线圈 与第二电容C2、第二电阻R2、第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈与第一电容Cl和第 一电阻Rl组成被动控制电路。另一种装置是在所述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源 il和第一电容Cl ；中线圈与第一电容Cl、第一电阻Rl和第一电流源il组成主被动杂交控 制电路。2、被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置外筒的两端孔内分别与端盖和底盖相连，外筒内安装有软磁体内筒，软磁体内筒 两端支撑在端盖和底盖之间；安装在软磁体内筒的GMM的两端分别与上下永磁体的一端连 接，GMM外围绕有中线圈，上下永磁体的另一端分别与上磁轭的一端和下磁轭的一端连接， 上磁轭的外围嵌绕有上线圈，上磁轭的另一端与活塞杆的一端在软磁体内筒连接，活塞杆 的另一端伸出端盖外，T形的导向活塞安装在软磁体内筒下端孔内，下磁轭的外围嵌绕有下 线圈，下磁轭的另一端与T形的导向活塞大端连接，T形的导向活塞小端外套有弹簧并安装 在底盖中心孔内；与软磁体内筒相配的活塞杆、上磁轭、GMM、上下永磁体、下磁轭和T形的 导向活塞之间充满磁流变液介质，软磁体内筒和外筒之间具有空气腔，磁流变液介质经软 磁体内筒下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻Rl 和第一电容Cl ；上线圈的一端与外筒外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线 圈的一端连接，下线圈的另一端与上线圈的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈的绕相 相同；上永磁体、上磁轭和磁流变液介质构成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路，GMM、上下永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出 磁回路；上下线圈与第二电容C2、第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈 与第一电容Cl和第一电阻Rl组成被动控制电路。另一种装置是在所述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源 il和第一电容Cl ；中线圈与第一电容Cl、第一电阻Rl和第二电流源il组成主被动杂交控 制电路。本发明具有的有益效果是本发明基于GMM与磁流变液耦合作用原理，并集成GMM分路阻尼技术，形成GMM与 磁流变液复合阻尼新技术，GMM与磁流变液耦合作用磁通产生的磁流变液被动阻尼、GMM产 生的主被动杂交分路阻尼以及上下线圈产生的主动阻尼多种阻尼共同作用，使新型主动阻 尼器具有主被动一体化控制特征，对于传统的磁流变液阻尼器应用在主动减振的反馈控制 系统中，目前都需要在磁流变液阻尼器旁边并行配置传感器，存在安装空间大、结构复杂、 系统可靠性低等问题，本发明应用GMM与磁流变液耦合原理，将GMM力传感器集成在磁流变 液阻尼器内部，可实现直接检测被控结构的振动信息，可以解决一些安装传感器困难或无 传感器安装位置的难题，便于实现真正的同位控制，基于本发明方法生产的新型阻尼器相 比传统的磁流变阻尼器可靠性更高，总响应时间(磁流变介质本身的响应时间)提高到毫 秒级，与目前的半主动控制的磁流变阻尼器相比，具有大载荷、大阻尼力和响应快等特点， 在航空航天、野战军械以及建筑(如桥梁、大坝、高楼等)等领域有非常可观的应用前景。 如在强烈地震等灾害环境下由于能源供应难以保证而导致磁流变阻尼器失效，而基于本发 明的新型阻尼器无需外部能源也可工作且具有大承载能力，相比传统磁流变阻尼器可靠性 好，优势不言而喻。
图1是本发明的结构框图。
图2是被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置结构图。
图3是被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种结构图。
图4是被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置结构图。
图5是被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种结构图。
图6是被动阻尼初始时的磁路图。
图7是被动阻尼受压力负载时的磁路图。
图8是被动阻尼受拉力负载时的磁路图。
图9是被动GMM分路阻尼示意图。
图10是主被动杂交GMM分路阻尼示意图。
图11是主动控制电路图。
图12是主动控制磁路图。
图13是被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路图。 图14是被动阻尼、主被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路图。 图15是被动阻尼、主被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制磁路图。 图中1、底盖，2、外筒，3、弹簧，4、软磁体内筒，5、磁流变液介质，6、导向活塞，7、下磁轭，8、下线圈，9、下永磁体，10、中线圈，11、GMM, 12、上永磁体，13、上线圈，14、上磁轭，15、 活塞杆，16、端盖，17、环形永磁体。
具体实施例方式结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示是本发明的结框图，控制器提供控制电流，经过线性功率放大器后分 别给中线圈10和上下线圈13，8提供相应的电流；中线圈10中的电流在GMMll中产生感应 磁场，使通过GMMll的磁通量发生变化，从而产生主被动GMM杂交分路阻尼；上下线圈13， 8中的电流在上下磁轭14，7中，产生感应磁场，该磁通通过GMMll材料，使其中的磁通量发 生变化，进而使通过缝隙处磁流变液介质5中的磁场发生变化，产生磁流变主动阻尼；当受 到外界负载时，GMMll内部的磁畴发生偏转，通过GMMll的磁通量发生变化，进而使通过缝 隙处磁流变液介质5中的磁场发生变化，产生GMM与磁流变耦合作用下的被动阻尼GMM与 磁流变耦合作用下被动阻尼、主被动GMM杂交分路阻尼和磁流变主动阻尼三者组成复合阻 尼，对被控结构进行控制GMM传感器对被控结构的振动进行数据采集，将信号传给信号调 理放大电路，经放大后将此信号传递给控制器，控制器根据该振动的情况输出相应的控制 电压。如图2所示，被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置的外筒2的两端孔内 分别与端盖16和底盖1相连，外筒内2安装有软磁体内筒4，软磁体内筒4两端支撑在端 盖16和底盖1之间；安装在软磁体内筒4的GMMll的两端分别与上下磁轭14，7的一端连 接，其外围绕有中线圈10，中线圈10外围套有环形永磁体17，上磁轭14的外围绕有上线圈 13，上磁轭14的另一端与活塞杆15的一端在软磁体内筒4连接，活塞杆15的另一端伸出 端盖16外，T形的导向活塞6安装在软磁体内筒14下端孔内，下磁轭7的外围绕有下线圈 8，下磁轭7的另一端与T形的导向活塞6大端连接，T形的导向活塞6小端外套有弹簧3 并安装在底盖1中心孔内；与软磁体内筒4相配的活塞杆15、上磁轭14、环形永磁体10、下 磁轭7和T形的导向活塞6之间充满磁流变液介质5，软磁体内筒4和外筒2之间具有空 气腔，磁流变液介质5经软磁体内筒4下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈10的两端 之间在外筒2外串接第一电阻Rl和第一电容Cl ；上线圈13的一端与外筒2外的第二电阻 R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈8的一端连接，下线圈8的另一端与上线圈13的 另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈13，8的绕相相同；环形永磁体17、上下磁轭14，7和 GMMll构成输入磁回路，环形永磁体17、上下磁轭14，7、磁流变液介质5和软磁体内筒4构 成输出磁回路；上下线圈13，8与第二电容C2、第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制 电路；中线圈10与第一电容Cl和第一电阻Rl组成被动控制电路。如图3所示，被动阻尼为抗压型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种装置是在所 述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源il和第一电容Cl ；中线圈与第 一电容Cl、第一电阻Rl和第一电流源il组成主被动杂交控制电路。如图4所示，被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置的的另一种外筒4的 两端孔内分别与端盖16和底盖1相连，外筒2内安装有软磁体内筒4，软磁体内筒4两端 支撑在端盖16和底盖1之间；安装在软磁体内筒4的GMMll的两端分别与上下永磁体12， 9的一端连接，其外围绕有中线圈10，上下永磁体12，9的另一端分别与上磁轭14的一端和
9下磁轭7的一端连接，上磁轭14的外围绕有上线圈13，上磁轭14的另一端与活塞杆15的 一端在软磁体内筒4连接，活塞杆15的另一端伸出端盖16外，T形的导向活塞6安装在软 磁体内筒4下端孔内，下磁轭7的外围绕有下线圈8，下磁轭7的另一端与T形的导向活塞 6大端连接，T形的导向活塞6小端外套有弹簧3并安装在底盖1中心孔内；与软磁体内筒 4相配的活塞杆15、上磁轭14、GMM11、上下永磁体12，9、下磁轭7和T形的导向活塞6之间 充满磁流变液介质5，软磁体内筒4和外筒2之间具有空气腔，磁流变液介质5经软磁体内 筒4下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈10的两端之间在外筒2外串接第一电阻Rl 和第一电容Cl ；上线圈13的一端与外筒2外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2 和下线圈8的一端连接，下线圈8的另一端与上线圈13的另一端在软磁体内筒内连接，上 下线圈13，8的绕相相同；上永磁体12、上磁轭14和磁流变液介质5构成上输入磁回路，下 永磁体9、下磁轭7和磁流变液介质5构成下输入磁回路，GMM11、上下永磁体12，9、上下磁 轭14，7、磁流变液介质5和软磁体内筒4构成输出磁回路；上下线圈13，8与第二电容C2、 第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈10与第一电容Cl和第一电阻Rl 组成被动控制电路。如图5所示，被动阻尼为抗拉型的磁流变复合阻尼控制装置的另一种装置是在所 述中线圈的两端之间在外筒外串接第一电阻R1、第一电流源il和第一电容Cl ；中线圈与第 一电容Cl、第一电阻Rl和第二电流源il组成主被动杂交控制电路。本发明的工作过程如下(以下以被动阻尼为抗拉型的复合阻尼控制方法和装置 为例进行说明)整个工作过程包含被动阻尼控制过程、主被动杂交阻尼控制过程和主动阻尼控制 过程三个共同存在的过程。被动阻尼控制过程中，如图6所示，初始状态时，GMMll在上下永磁体12，9的作用 下其磁畴沿轴向发生偏转，导致其内部磁化强度增大，相对磁导率变大。如图7所示，预压 负载Fl通过活塞杆15加载在阻尼器上，通过弹簧3提供支持反力，施加到GMM 11上，GMM 11内部磁畴向与施力方向垂直的方向偏转，导致其内部磁化强度减小，输入磁回路的磁通 量增大，由于总的磁通量不变，输出磁回路的磁通量减小，磁流变介质5在磁场作用下阻尼 减小，而且预压负载越大，输出磁回路的磁通量越小。如图8所示，当加载拉力F2时，GMMll 内部磁畴向轴向偏转，导致其内部磁化强度增大，输入磁回路的磁通量减小，由于总的磁通 量不变，输出磁回路的磁通量增大，GMMll的阻尼力变大，产生的抗拉阻尼变大。如图9所 示，当GMMll受外载荷变化的过程中，通过GMMll的磁通量发生变化，从而在中线圈中产生 感应电流，被动控制回路中产生能耗，形成了被动GMM分路阻尼。主被动杂交阻尼控制过程中，如图10所示，根据外载和振动情况，通过对主动电 流源il的控制，输出相应的电流il，实现主被动杂交GMM分路阻尼控制。主动阻尼控制过程中，如图11所示，根据外载和振动情况，通过对主动电流源i2 的控制，输出相应的电流i 1，上下线圈13，8中会产生相应的感应磁场，如图12所示，可以通 过控制电流i2的大小改变通过缝隙处的磁流变液介质5中的磁场强度，进而改变此处磁流 变液的阻尼，实现主动阻尼控制。在主动阻尼控制中，将集成在装置内部的GMMll作为传感器，将其采集的信号通 过处理后传输给控制器，进而控制电流源i2的输出电流，实现直接检测被控结构的振动信息，减小了体积，解决一些安装传感器困难或无传感器安装位置的难题，实现真正的同位控 制。被动阻尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路如图13所示，被动阻尼、主被动阻 尼和主动阻尼组成的复合阻尼控制电路如图14所示，被动阻尼、主被动阻尼和主动阻尼组 成的复合阻尼控制磁路如图15所示。被动阻尼为抗压型的复合阻尼控制方法和装置的工作过程和被动阻尼为抗拉型 的复合阻尼控制方法和装置的工作过程相同，略去说明。
权利要求
一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于中线圈、第一电容C1和第一电阻R1组成被动控制电路；中线圈、第一电容C1、第一电阻R1和第一电流源i1组成主被动杂交控制电路；第二电流源i2、上下线圈、第二电容C2和第二电阻R2组成主动控制电路；超磁致伸缩与磁流变液耦合作用下产生被动阻尼，由这种被动阻尼产生的控制分为抗压型和抗拉型两种磁流变被动阻尼控制方法。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于所述被动阻尼 为抗压型的磁流变被动阻尼控制，由环形永磁体、上磁轭、GMM和下磁轭构成输入磁回路，环 形永磁体、上磁轭、磁流变液介质、软磁体内筒和下磁轭构成输出磁回路；当受到外载压力 负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施力方向发生偏转，其内部磁导率变小，因此通过其中的磁 通量发生变小，输入磁回路磁通量变小，由于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回 路中通过缝隙处磁流变液介质的磁通量发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化， 起到减振的效果，而且压力负载越大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼 力也越大。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于所述被动阻尼 为抗拉型的磁流变被动阻尼控制，由上永磁体、上磁轭和磁流变液介质构成上输入磁回路， 下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路，GMM、上下永磁体、上下磁轭、磁流变 液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；当受到外载拉力负荷时，GMM内部的磁畴垂直于施 力方向发生偏转，其部磁导率变大，因此通过其中的磁通量发生变大，输入磁回路磁通量变 小，由于永磁体提供的总的磁通量不变，因此输出磁回路中通过缝隙处磁流变液介质的磁 通量发生变大，从而此处的磁流变液介质的阻尼变化，起到减振的效果，而且拉力负载越 大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大；由于GMM安装于中线圈 的内部，因此，通过此线圈的磁通量发生的变化会在磁线圈中产生感应电流，电流通过耗能 电阻Rl得到消耗，起到更好的减振效果，由GMM产生的变化的磁通产生在输出磁回路的阻 尼和在被动控制电路中阻尼，起到GMM分路阻尼的作用。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于所述 主被动杂交控制电路产生的主被动杂交控制，在具备上述被动控制的整个过程及效果的基 础上，通过调节第一电流源il的电流大小和方向，起到主动控制的效果，成为了主被动杂 交阻尼控制。
5.根据权利要求1所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于所述主动控制 电路产生的主动控制，当受到外载负荷时，给主动控制电路传递信号的传感器将外载负荷 的大小和方向传递给控制电路，从而调整控制电路中电流的大小和方向，使上下线圈产生 磁场，该磁场通过缝隙处的磁流变液介质，使磁流变液介质的阻尼发生变化，外载负荷越 大，电流越大，磁流变液介质的阻尼力越大，从而起到减振效果。
6.根据权利要求5所述的一种磁流变复合阻尼控制方法，其特征在于所述给主动控 制电路传递信号的传感器利用磁流变液与超磁致伸缩耦合原理，将超磁致伸缩材料作为传 感器集成在磁流变液阻尼器内部，直接检测被控装置的振动信息，将检测到的振动信息传 递给主被动杂交和主动控制电路，进而控制主动控制电路中第二电流源i2输出电流的大
7. 一种实施权利要求1所述方法的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于外筒(2)的两端孔内分别与端盖(16)和底盖(1)相连，外筒内(2)安装有软磁体内筒(4)，软磁 体内筒(4)两端支撑在端盖(16)和底盖(1)之间；安装在软磁体内筒(4)的超磁致伸缩 材料(11)的两端分别与上下磁轭(14，7)的一端连接，超磁致伸缩材料(11)外围绕有中线 圈(10)，中线圈(10)外围套有环形永磁体(17)，上磁轭(14)的外围嵌绕有上线圈(13)， 上磁轭(14)的另一端与活塞杆(15)的一端在软磁体内筒(4)连接，活塞杆(15)的另一端 伸出端盖(16)外，T形的导向活塞(6)安装在软磁体内筒(14)下端孔内，下磁轭(7)的外 围嵌绕有下线圈(8)，下磁轭(7)的另一端与T形的导向活塞(6)大端连接，T形的导向活 塞(6)小端外套有弹簧(3)并安装在底盖(1)中心孔内；与软磁体内筒(4)相配的活塞杆 (15)、上磁轭(14)、环形永磁体(10)、下磁轭(7)和T形的导向活塞(6)之间充满磁流变 液介质(5)，软磁体内筒⑷和外筒(2)之间具有空气腔，磁流变液介质(5)经软磁体内筒 (4)下端径向孔与所述空气腔相连通；中线圈(10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻 Rl和第一电容Cl ；上线圈(13)的一端与外筒(2)外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流 源i2和下线圈(8)的一端连接，下线圈(8)的另一端与上线圈(13)的另一端在软磁体内 筒内连接，上下线圈(13，8)的绕相相同；环形永磁体(17)、上下磁轭(14，7)和超磁致伸缩 材料(11)构成输入磁回路，环形永磁体(17)、上下磁轭(14，7)、磁流变液介质(5)和软磁 体内筒(4)构成输出磁回路；上下线圈(13，8)与第二电容C2、第二电阻R2、第二电流源i2 组成主动控制电路；中线圈(10)与第一电容Cl和第一电阻Rl组成被动控制电路。
8.根据权利要求6所述的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于所述中线圈 (10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻R1、第一电流源il和第一电容Cl ；中线圈(10) 与第一电容Cl、第一电阻Rl和第一电流源il组成主被动杂交控制电路。
9.一种实施权利要求1所述方法的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于外筒 (4)的两端孔内分别与端盖(16)和底盖(1)相连，外筒(2)内安装有软磁体内筒(4)，软磁 体内筒(4)两端支撑在端盖(16)和底盖(1)之间；安装在软磁体内筒(4)的超磁致伸缩 材料(11)的两端分别与上下永磁体(12，9)的一端连接，超磁致伸缩材料外围绕有中线圈 (10)，上下永磁体(12，9)的另一端分别与上磁轭(14)的一端和下磁轭(7)的一端连接，上 磁轭(14)的外围嵌绕有上线圈(13)，上磁轭(14)的另一端与活塞杆(15)的一端在软磁 体内筒⑷连接，活塞杆(15)的另一端伸出端盖(16)外，T形的导向活塞(6)安装在软磁 体内筒(4)下端孔内，下磁轭(7)的外围嵌绕有下线圈(8)，下磁轭(7)的另一端与T形的 导向活塞(6)大端连接，T形的导向活塞(6)小端外套有弹簧(3)并安装在底盖(1)中心 孔内；与软磁体内筒(4)相配的活塞杆(15)、上磁轭(14)、超磁致伸缩材料(11)、上下永磁 体(12，9)、下磁轭(7)和T形的导向活塞(6)之间充满磁流变液介质(5)，软磁体内筒(4) 和外筒⑵之间具有空气腔，磁流变液介质(5)经软磁体内筒⑷下端径向孔与所述空气 腔相连通；中线圈(10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻Rl和第一电容Cl ；上线圈 (13)的一端与外筒(2)外的第二电阻R2、第二电容C2、第二电流源i2和下线圈(8)的一端 连接，下线圈(8)的另一端与上线圈(13)的另一端在软磁体内筒内连接，上下线圈(13，8) 的绕相相同；上永磁体(12)、上磁轭(14)和磁流变液介质(5)构成上输入磁回路，下永磁 体(9)、下磁轭(7)和磁流变液介质(5)构成下输入磁回路，GMM(Il)、上下永磁体(12，9)、 上下磁轭(14，7)、磁流变液介质(5)和软磁体内筒⑷构成输出磁回路；上下线圈(13，8) 与第二电容C2、第二电阻R2和第二电流源i2组成主动控制电路；中线圈(10)与第一电容Cl和第一电阻Rl组成被动控制电路。
10.根据权利要求9所述的一种磁流变复合阻尼控制装置，其特征在于所述中线圈 (10)的两端之间在外筒(2)外串接第一电阻R1、第一电流源il和第一电容Cl ；中线圈(10) 与第一电容Cl、第一电阻Rl和第二电流源il组成主被动杂交控制电路。
全文摘要
本发明公开了一种磁流变复合阻尼控制方法与装置。外筒内安装有软磁体内筒，在软磁体内筒中的GMM两端与上下磁轭的一端连接，其外绕有中线圈和环形永磁体，上下磁轭外绕有上下线圈，上磁轭另一端与活塞杆一端连接，下磁轭另一端与导向活塞大端连接；外筒内充满磁流变液介质；环形永磁体、上下磁轭和GMM构成输入磁回路，环形永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；上下线圈与电容C2、电阻R2和电流源组成主动控制电路；中线圈、电容C1和电阻R1组成被动控制电路。GMM传感器集成在阻尼器内，直接检测振动信息，解决传感器安装困难或无处安装的难题，实现同位控制，有大载荷、大阻尼力、响应快和可靠性高等特点。
文档编号F16F9/53GK101915283SQ20101024902
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者刘磊, 吕福在, 唐志峰, 顾晓蕾 申请人:浙江大学