一种面向冲击负荷的磁流变缓冲单元结构及其控制方法，主要解决油-气式缓冲器工作过程中参数不可调，所带来的起落架缓冲器很难兼顾滑跑和着陆、主动控制起落架需要外界提供较大动力源的技术问题。磁流变缓冲单元结构，包括磁流变阻尼器及磁流变液腔，磁流变液腔通过密封装置在磁流变阻尼器内移动。试验时，将单元结构主体安装在冲击试验平台上。本发明专利技术是将常规油气式缓冲器的变结构油孔设计为无油针不变界面油孔，其流过油液阻尼力由所加磁场控制，而磁场大小由外加电流提供。其结构合理，具备有效缓冲冲击力带来的冲击能量，同时，回油孔可以防止轮胎着陆时跳离地面。本发明专利技术不但具有油-气式被动控制缓冲器的功能，还实现了半主动缓冲控制功能，主要应用于航空技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种面向冲击负荷的磁流变缓冲单元结构，确切地说是一种与飞机起落架配套使用的冲击负荷缓冲装置。同时，针对上述单元结构的缓冲控制问题，提出一种有效规避磁流变液非线性所带来控制方法求解复杂的影响的控制策略，并完成基于模型预测的控制的设计与编程实现。主要应用于航空
技术介绍
以飞机起落架为例，目前国内外飞机起落架大部分采用油-气式被动控制缓冲器。油-气式缓冲器具有结构简单，易于实现，可靠性高等优点。但一经制造，其工作过程中参数不可调，只能被动的对着陆和滑跑冲击做出响应。按着陆冲击设计的阻尼孔，对于滑跑振动会出现“过硬”，反之，如果按地面滑行振动设计，缓冲器的阻尼孔，当着陆冲击时就会“过软”。因此被动式起落架缓冲器很难兼顾滑跑和着陆。主动控制起落架需要外界提供较大的动力源。近年来新兴的磁流变智能材料，可以通过改变线圈中的电流，调节磁场强度，控制磁流变阻尼器的阻尼力，为冲击负荷缓冲装置提供了新的解决途径。但现有磁流变装置主要应用在汽车悬架与斜拉桥的斜拉索减振控制场合，磁流变技术在飞机起落架缓冲控制方面的研究工作目前还处于理论研究阶段。本专利技术提出的将基于半主动控制技术用于冲击场合的磁流变智能缓冲单元可以具有被动缓冲器的简单、可靠性好等优点，同时有效的弥补现有被动油气缓冲器一旦结构确定，其阻尼力不可调整的缺点，极大改善传统油气缓冲器的动态性能；同时相对于主动控制缓冲器，半主动控制缓冲器具备成本低，结构简单、不需要大的动力源等，其控制效果可以与主动控制相媲美。
技术实现思路
本专利技术是以解决上述问题为目的，主要解决油-气式缓冲器工作过程中参数不可调，所带来的起落架缓冲器很难兼顾滑跑和着陆、主动控制起落架需要外界提供较大动力源的技术问题。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是:提出一种面向冲击负荷的磁流变缓冲单元结构，包括磁流变阻尼器(3)及磁流变液腔(3-6)，上述磁流变阻尼器(3)与磁流变液腔(3-6)均为腔体结构，其中磁流变液腔(3-6)设在磁流变阻尼器(3)的腔体内，磁流变液腔(3-6)上端两翼分设回油孔(3-2);两侧分设侧油孔(3-5)，所述磁流变液腔(3-6)内设励磁线圈(3-3)，励磁线圈(3-3)内侧形成一主油孔(3-4)，上述磁流变阻尼器(3)内设空气腔(3-1)与磁流变液腔(3-6)的腔体相通，磁流变液腔(3-6)通过密封装置在磁流变阻尼器(3)内移动。用于上述面向冲击负荷的磁流变缓冲单元结构的冲击试验平台，该平台包括上支撑体(10)及底座(1)，上支撑体(10)及底座(I)间设有滑杆(6)，滑杆(6)上安装有配重，配重(7)与滑杆(6)间采用滚动轴承连接，配重(7)下面装有磁流变阻尼器(3);磁流变阻尼器(3 )通过支承架(4 )与两个轮胎(2 )连接，配重(7 )通过永磁铁(8 )与吊钩(9 )及吊绳连接，并通过上支撑体(10)，与升降滑轮组(12)相连，其升降由滑轮座(14)上的摇柄(13)控制。配重(7)及底座(I)内安装有位移传感器(11)，磁流变阻尼器(3)与压力传感器(5)直接相连。试验时，配重及底座内安装有位移传感器，可以用来检测配重及缓冲过程中磁流变阻尼器活塞杆的位移、速度及加速度；磁流变阻尼器与压力传感器直接相连，可以检验磁流变阻尼器理论阻尼力与实测值的误差；配重即为冲击体，其冲击能量通过磁流变阻尼器及轮胎缓冲。本专利技术是将常规油气式缓冲器的变结构油孔设计为无油针不变界面油孔，其流过油液阻尼力由所加磁场控制，而磁场大小由外加电流提供。其中空气腔填充氮气，主要用于适应提供冲击瞬间位移变化需要；填充量大小及其初始压力大小由冲击时需要位移移动量大小和配重大小(直接决定需要缓冲多大的能量)决定。活塞杆及其连接件初始位置设为最大伸长处。本专利技术的有益效果及特点:( I)提出了一种新的用于冲击负荷的磁流变缓冲单元结构，其结构合理，该结构具备有效缓冲冲击力带来的冲击能量，同时，回油孔可以防止轮胎着陆时跳离地面的作用。本专利技术不但具有油-气式被动控制缓冲器的功能，还实现了半主动缓冲控制功能；(2)自制的面向冲击负荷磁流变缓冲控制平台，模拟了起落架落震冲击过程，可以验证磁流变阻尼器半主动缓冲控制效果；(3)针对自制的面向冲击负荷磁流变缓冲控制平台，建立了其冲击作用下的磁流变阻尼缓冲离散状态方程；(4)建立基于模型预测的磁流变起落架缓冲控制算法，并对控制效果进行验证；(5)提出冲击负荷磁流变缓冲控制及实现方法，该控制策略有效规避磁流变液非线性所带来控制方法求解复杂的问题。(6)提出的控制方法充分考虑了阻尼器的阻尼力输出有界性这一特点，更符合实际控制系统的运行特性。(7)提出的控制方法不但考虑了阻尼器阻尼力输出的有界性，还考虑了阻尼力变化率的有界性，这使得方案中的控制算法更具可实现性。(8)与传统阻尼器相比，本专利技术中给出的阻尼器结构及相应的控制算法可以实现在阻尼器压缩过程中，快速而有效的调整阻尼力输出，从而获得最优的缓冲效果。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术自制的冲击试验平台结构示意图。图3是本专利技术面向冲击负荷磁流变阻尼单元力学模型。图4是本专利技术磁流变阻尼单元上沿的运动速度(X2)变化曲线。图5是本专利技术所设计的控制算法下希望达到的理想阻尼力变化曲线。图6是本专利技术所设计的控制算法下的控制输出阻尼力变化曲线。具体实施例方式实施例参照图1，一种面向冲击负荷的磁流变缓冲单元结构，包括磁流变阻尼器3及磁流变液腔3-6，上述磁流变阻尼器3与磁流变液腔3-6均为腔体结构，其中磁流变液腔3-6设在磁流变阻尼器3的腔体内，磁流变液腔3-6上端两翼分设回油孔3-2 ;两侧分设侧油孔3-5，所述磁流变液腔3-6内设励磁线圈3-3，励磁线圈3-3内侧形成一主油孔3_4，上述磁流变阻尼器3内设空气腔3-1与磁流变液腔3-6的腔体相通，磁流变液腔3-6通过密封装置在磁流变阻尼器3内移动。配重及底座内安装有位移传感器，可以用来检测配重及缓冲过程中磁流变阻尼器活塞杆的位移、速度及加速度；磁流变阻尼器与压力传感器直接相连，可以检验磁流变阻尼器理论阻尼力与实测值的误差。参照图2，用于面向冲击负荷的磁流变缓冲单元结构的冲击试验平台，该平台包括上支撑体10及底座I，上支撑体10及底座I间设有滑杆6，滑杆6上安装有配重7，配重7与滑杆6间采用滚动轴承连接，配重7下面装有磁流变阻尼器3 ;磁流变阻尼器3通过支承架4与两个轮胎2连接，配重7通过永磁铁8与吊钩9及吊绳连接，并通过上支撑体10，与升降滑轮组12相连，其升降由滑轮座14上的摇柄13控制。配重7及底座I内安装有位移传感器11，磁流变阻尼器3与压力传感器5直接相连。试验时，配重即为冲击体，配重及底座内安装有位移传感器，可以用来检测配重及缓冲过程中磁流变阻尼器活塞杆的位移、速度及加速度；磁流变阻尼器与压力传感器直接相连，可以检验磁流变阻尼器理论阻尼力与实测值的误差；配重即为冲击体，其冲击能量通过磁流变阻尼器及轮胎缓冲。 本专利技术的控制策略及控制方法如下，该方法是先建立面向冲击负荷磁流变阻尼单元结构力学模型及状态方程:( I)磁流变液阻尼器特性试验与模型参数辨识磁流变阻尼器建模方法，得到如下磁流变阻尼单元阻尼力模型如下。权利要求1.一种面向冲击负荷的磁流变缓本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向冲击负荷的磁流变缓冲单元结构，其特征在于：它包括磁流变阻尼器（3）及磁流变液腔（3?6），上述磁流变阻尼器（3）与磁流变液腔（3?6）均为腔体结构，其中磁流变液腔（3?6）设在磁流变阻尼器（3）的腔体内，磁流变液腔（3?6）上端两翼分设回油孔（3?2）；两侧分设侧油孔（3?5），所述磁流变液腔（3?6）内设励磁线圈（3?3），励磁线圈（3?3）内侧形成一主油孔（3?4），上述磁流变阻尼器（3）内设空气腔（3?1）与磁流变液腔（3?6）的腔体相通，磁流变液腔（3?6）通过密封装置在磁流变阻尼器（3）内移动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：傅莉，关威，王琦，胡为，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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