磁流变液控制系统驱动控制方法研究(2)
4.5 噪声抑制电路 24
4.6 供电电路 25
4.7 晶振电路 25
4.8 复位电路 25
4.9 电路仿真 26
4.10 控制系统动态特性分析 28
5 AVR单片机主控制模块软件设计 30
5.1 模数转换程序 31
5.2 PID控制 33
5.3 PWM波形的生成 . 35
总 结 39
致 谢 41
参 考 文 献 . 42
附 录 44
附录A 程序 . 44
附录B 电路图 . 46
1 绪论
1.1 选题背景和意义
在现实世界中，存在着各种各样的振动，这些振动有的是随机的，有的是在
高强度的冲击载荷下产生的，它是一种非常普遍的现象，对很多工程系统，如武
器、建筑、运输工具等都会带来影响。在许多情况下，振动被认为是消极因素，
它会加剧构件疲劳和磨损，缩短机器的使用寿命，使精密仪器发生损坏，降低产
品的加工精度和光洁度，甚至会导致系统结构的破坏。因此冲击振动问题已经越
来越引起科技工作者的重视[1]
。
以智能材料磁流变液为工作介质的磁流变阻尼器，利用磁流变液的流变效
应，其输出阻尼力受控于工作电流，具有结构简单、能耗低、提供阻尼力大、阻
尼力可调范围宽、响应迅速等特点，可与计算机技术相结合，实现对阻尼力的实
时控制，是主动、半主动振动抑制的理想阻尼器件[2]
。磁流变阻尼器在汽车悬挂
系统、土本工程结构振动控制及武器系统等方面己展现出良好的应用前景，已经
成为新一代高性能、智能化主动半主动振动抑制的理想阻尼器件。因此对磁流变
阻尼器控制技术、控制方法进行研究是有比较意义的。
1.2 磁流变液技术
磁流变液是近几十年发展的一种新型智能材料，主要由基液、导磁性悬浮微
粒、高分子添加剂组成。由于这种材料具有特殊的物理效应—磁流变效应，成为
研究者关注的热点。所谓磁流变效应是指在液体中所包含的一种导磁、非溶性悬
浮微粒，在外部磁场的作用下极化形成沿磁场方向的链状有序结构（图 1.1），这
种结构导致整个液体的粘度增大、流动性降低而表现出明显的固体性质。这个固
化过程是一个瞬变过程，在几毫秒内即能完成，同时又是可逆的，在撤去磁场后
马上又恢复流动性，悬浮磁性微粒又恢复到原来的自由无序状态，在基液中随机
分布，从而恢复类似牛顿流体的性能。由以上可知磁流变材料的磁流变效应主要
受到磁场强度的影响，且这种转换使得材料的流变性、弹性、塑性、粘性、磁化
性、导电性、传热性以及其他的机械性质和物理学性质都发生显著的改变。由以
上描述可知磁流变效应是可逆的、可控的，并且这种转换能量消耗低，温度稳定，
安全可靠。这种优越特性使磁流变液应用十分广泛，如在振动控制、液压驱动、
制动、驱动密封、流体加工等领域中已经得到了广泛的研究。所涉及到的产品主
要有阻尼器、离合器、制动器、变速器、加工装置等，其中磁流变阻尼器的研究
与应用是研究者最为关注的焦点之一[3]
图 1.1磁流变液特性。a为零磁场，b为有磁场。
1.3 磁流变阻尼器
磁流变阻尼器是以磁流变液作为工作介质的阻尼器。磁流变阻尼器由活塞、