磁流变冲击缓冲装置控制方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着结构设计思想和方法的不断改进以及高新技术的应用，工程中所遇到的冲击问题的强度越来越大，因而解决好冲击缓冲问题对于提高工程质量至关重要。

传统的冲击缓冲装置利用被动阻尼装置实现缓冲，难以实现最优的缓冲效果，并且无法根据冲击载荷的变化灵活进行调节。

以磁流变液为工作介质的执行器为实现可控的冲击缓冲装置提供了可能，而有效的控制方法正是实现优化缓冲效果的关键所在。

2. 国内外研究现状分析

目前，国内外关于磁流变冲击缓冲装置的控制策略主要有：双态控制、pid控制、最优控制、模糊控制、变论域控制以及滑模变结构控制。

其中关于磁流变冲击缓冲装置的pid控制、模糊控制的研究较为集中和成熟。

李延成利用理论分析、数值仿真和实验验证的方法，研究了磁流变缓冲器在冲击载荷下的动力学模型、动力学特性以及双态、pid、比例、模糊控制四种控制策略，得出了模糊控制具有最优控制效果的结论；滕昱棠设计出一种长行程磁流变阻尼器，基于pi控制、直接模糊控制、模糊pi控制和变论域模糊控制四种控制策略，研究了其在冲击缓冲应用中的可行性和效果，并分析了各种控制方法的优缺点，及对时滞和模型不确定性的适应能力；朱超则采用pid控制，模糊控制和滑模变结构三种控制策略，研究了磁流变阻尼器应用于火炮的后坐效果，得出了滑模变结构控制最优的结论；李赵春等建立冲击载荷下磁流变阻尼器的多项式力学模型，并基于此分别设计了一维和二维模糊控制器，验证了模糊控制下磁流变阻尼器在冲击缓冲系统中应用的可行性。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容：针对冲击缓冲控制目标，研究一种最优缓冲控制方法，并用仿真验证控制方法的有效性，具体完成以下内容：(1)冲击缓冲系统动力学分析；(2)冲击缓冲最优问题转换；(3)系统参数取值分析；(4)最优控制方法的MATLAB仿真实现。

二、研究计划：第1-3周：准备工作、确定设计方案明确毕业设计的目的、任务和要求；第4-5周：分析缓冲系统的动力学原理；第6-7周：建立系统数学模型和控制框架；第8-11周：分析系统参数取值，编制最优缓冲控制算法并仿真验证；第12-15周：撰写设计说明书包括：引言、设计方案、技术分析、结束语、主要参考文献、附录等内容；第16周：毕业设计答辩。

4. 研究创新点

针对冲击缓冲控制目标，兼顾不同的载荷条件，理论上推导一种最优缓冲控制方法，并用仿真验证控制方法的有效性。