基于DSP的汽车磁流变减振器控制器设计开题报告

PAGE毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：信息与通信工程学院电气工程系专业：自动化论文题目：基于DSP的汽车磁流变减振器控制器设计指导教师年月日

开题报告填写要求1．开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；4．学生的“学号”要写全号（如0201140102），不能只写最后2位或1位数字；5.有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6.指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述磁流变液阻尼减震器是近几年出现的一种智能型减震器，它以一种新型的可控流体功能材料——磁流变液作为阻尼介质。这种减震器具有结构简单、控制应力范围大、响应速度快、不存在老化疲劳现象和功耗低等有点。在震动控制领域，采用减震器对机械设备进行减震防护是工程界研究的重要课题之一。常用的传统减震器（如橡胶金属减震器、弹簧阻尼减震器等）一般利用结构本身储存的消耗震动能量来满足机构的抗震标准，但是，这种减震方式缺乏结构的自我调节能力，在不确定的外界载荷作用下，很难满足结构的安全要求，而且这种结构的尺寸一半都比较大，在经济和结构布置上有一定困难。因此具有非线性特征和良好可控性的智能减震器的研究就成为了一种新的选择。用磁流变液阻尼器控制结构振动是近年来兴起的减震技术研究热点之一，它是一种阻尼可控期间，其内部液压缸的阻尼介质采用磁流变液，主要由纳米级尺寸大小的磁性颗粒与载液和稳定剂混合而成，工作原理是调节励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场，使阻尼通道中磁流变液的流动特性发生变化，而且这种变化是连续、可逆的，即一旦去掉磁场后，又变成可以流动的液体，从而控制减震器的阻尼力。磁流变液阻尼器及振动控制技术的发展基本从20世纪40年代开始。美国科技工作者Rabinow·J·首次发现了磁流变液现象，而且发明了磁流变液离合器[1]，与此同时，Winslow发明了电流变液，然而只有在此后的几年里出现的磁流变液的专利和论文比电流变液多，之后大部分的研究则集中于电流变液。但是，由于电流变液的屈服应力较低，且存在高压安全性问题，因而1990年以来，磁流变液重新引起了研究者们的兴趣，尤其是近几年来，国际上召开了3届电流变液与磁流变液研讨会，促进了磁流变液的研究与开发[2][3]。目前，各主要工业国家都在竞相发展这一技术，美国TRW公司的Shtarkman在1991年就研制了磁流变液旋转式吸震器[4][5]，并将其应用于汽车悬架主动控制系统，美国Lord公司的Carlson和Weiss等人自1993年以来在磁流变液及其应用研究方面取得了突出成就，Lord公司已有商品化产品面市[6][7]。日本学者NagayaKosuke和中国学者李连进对磁流变液吸震器的控制及在噪声减振上进行了研究；1993年，J·M·GINDERANDL·C·DAVIS采用有限元技术研究了磁的非线性饱和对磁流变液材料内部剪切应力的影响，并对内部剪切应力的计算进行了探索[8][9]。1996年，美国NotreDame大学的Dyke和Spencer等人将磁流变液阻尼器用于大型结构地震响应的控制也是磁流变液的应用之一，同时讨论了影响磁流变液阻尼动态响应时间的因素，建立了基于Bouce-Wen模型的阻尼器动态模型和伪静力模型[10][11]；1996-1998年，美国福特汽车公司的Ginder等人对磁流变液屈服应力的有限元分析及性能的提高进行了研究[12][13]，美国通用汽车公司Foister和Gopalswamy等人研制了磁流变液及磁流变液离合器，美国加州州立大学的Zhu和Liu等人对磁流变液的流变学，特别是微观结构进行了较多研究。1996年，白俄罗斯传热传质研究所Kordonski等人在磁流变液的性能以及磁流变液抛光、密封等应用研究方面取得了重大进展。1995年-1998年，法国Nice大学的Bossis和Cutillas等人在磁流变液的机理研究，特别是在微观结构分析方面作了很多工作。1996年，德国BASFAG的Korman等人已研制出了稳定的纳米级磁流变液，Lord公司的网站还发布过适用于汽车悬架的Rheonetic系列磁流变液减震器。日本、英国、印度、等国家也有人开始这方面的研究。我国对磁流变液的研究起步较晚，自1994年之后才有相关文献发表。中国科学技术大学唐新鲁[14][15]对磁流变液的机理及阻尼器的性能进行了阐述；1999年，金昀研制了两套磁流变液屈服应力测试系统；1998年，陈祖耀等人用新方法制备了超细磁性粉末和磁流变液；上海交通大学陈吉安[16]、重庆大学廖昌荣对磁流变液阻尼器在汽车减震上的应用进行了研究；江苏大学潘公宇、谢俊[17][18]通过实验建立了粘性迟滞模型；上海大学的张华良对环形极板中的电/磁流变液的力学性质进行了研究，建立了电/磁流变液的阻尼力和控制电厂关系的理论模型；哈尔冰工业大学欧进萍教授对磁流变液阻尼器在地震工程领域进行了研究；电子科技大学杨仕清对磁流变液的制备及流变性质进行了研究；国内研究磁流变液的单位还有西南师范大学、天津大学建筑工程学院[19]、北京航空航天大学[20]、安徽理工大学、中国科学院长春光机所等单位。总体看来，我国目前在磁流变液的研制与性能研究方面与国外仍有一定差距，应用产品尚属空白。从初步试验成果看磁流变材料将有很广阔的应用前景，尤其在液压、测量、自动控制、机器人等领域将引起新的技术革命。磁流变液阻尼技术包括磁流变液材料、磁流变液阻尼器两大关键技术。前者主要从材料的力学的角度触发，研究磁流变体的组成及物理特性；后者则从机械学、电子学、自动控制等角度触发，其理论研究和应用目标开展研究。但是，犹豫磁流变液阻尼属于一种新型发展的交叉学科，其理论研究和应用显得不够完善，因此，对磁流变液阻尼器的理论建模和实际应用的研究显得非常重要。本设计主要研究基于DSP的汽车磁流变减震器控制器的硬件设计。采用TMS320LF240xDSP控制芯片，在C语言环境下设计硬件电路。控制器的硬件设计应满足系统要求，遵循以下设计准测：软硬件合理划分、简化设计、模块化设计、抗干扰设计等。本设计磁流变阻尼器控制器硬件由电源模块、加速度信号输入模块、控制模块和功率驱动模块四部分组成，集成度高、可靠性好。参考文献：[1]RabinowJThemagneticfluidclutch1948,(67),1308-1308[2]汪建晓·孟光磁流变液研究进展航空学报2002,（1）,6-12[3]ShtarkmanEMFluidResponsetoMagneticFieldU.S.Patent4992190,1991[4]CarlsonJDNewcostEffectiveBrakingDampingandVibrationControlDevicesMadewithMagnetorheologicalFluids,1998,(13),96-99[5]CaelsonJDMagnetorheologicalMaterialsBasedonAlloyParticles.U.S.patent5382373[6]王立克新型结构磁流变阻尼器的实验建模2005年第四届全国点磁流变学术会议论文集，135-137[7]NagayaKosuke·lilianjinMethodforreducingsoundradiatedfromstructuresusingvibrationabsorbersoptimizedwithaneuralnetwork1998.9,104(3),1466-1473[8]DykeSJ·SpencerJrBF·SianMK·CarlsonJDModelingandControlofMagnetorheologicalDampersforSeismicResponseReduction,SmartMater.Struct,1996,(5),565-575[9]杨广强·B·F·Spencer·Jr·J·D·Carlson·M·KSain足尺磁流变阻尼器的建模及动态特性,地震工程与工程震动,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]唐新鲁有关电流变液、磁流变液机理日若干问题的研究.中国科技大学,1996[15]金昀、唐新鲁、王晓杰等，磁流变液屈服应力的管道流测试方法研究-实验力学1998,13,（2），168-173[16]陈吉安、赵晓昱，应用于汽车减振的磁流变液阻尼器的设计原理-汽车技术2002（8），9-13[17]潘公宇，磁流体阻尼可调减振器-机械工程学报2002，38（7），148-152[18]谢俊、刘军、马履中，汽车磁流变减振器流变力学特性的研究·江苏大学学报2002，（11），26-29[19]张茂润、彭成松，工艺条件对硅油基铁氧体磁流体性能的影响·安徽理工大学学报2003,23,（3）[20]池长青、王之珊，铁磁流体力学.北京航空航天大学1993,12，165-169

毕业设计开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：（1）基于磁流变液阻尼器的结构和工作原理，研究磁流变力学特性。由于磁流变液的动态本构关系比较复杂，使得磁流变阻尼器的动态阻尼力呈现强非线性关系。磁流变液的本构关系可近似用Bingham塑性模型描述。（2）通过对磁流变液阻尼器模型建立的理论，确定磁流变液阻尼器设计参数。将磁流变阻尼器应用于某二自由度受迫振动系统，并针对该系统设计了磁流变阻尼器的常规模糊控制器的简单模糊控制器。数值仿真表明，常规模糊控制器有效地抑制了系统的震动；简单模糊控制器基本保持常规模糊控制器的性能，但能提高控制的实时性。（3）设计一套数据采集系统，采用TMS320LF240XDSP芯片和C语言实现对震动模拟量的采集。F240片内集成了采样保持电路和模拟多路转换的双十位AD转换。对外部信号进行调理的电路由精密电位器构成，滤波器采用二阶低通滤波器。此外，模拟量测量电路中还包括过零检测单元，实现模拟量频率和相位的测量。（4）基于单片机TMS320LF240XDSP，设计包括电源模块、加速度信号输入模块、控制模块和功率驱动模块四部分的控制器硬件系统；编制包括系统初始化模块、数据采集与处理模块、控制算法模块和脉宽调制模块四部分的控制程序。

毕业设计开题报告指导教师意见：指导教师：年月日所在系审查意见：系主任：年月日

附件：参考文献注释格式学术期刊作者﹒论文题目﹒期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：[1]李峰，胡征，景苏等.纳米粒子的控制生长和自组装研究进展.无机化学学报，2001,17(3):315~324[2]J.Y.Li,X.L.Chen,H.Li.Fabricationofzincoxidenanorods.JournalofCrystalGrowth,2001,233:5～7学术会议论文集作者﹒论文题目﹒文集编者姓名﹒学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：[3]司宗国，谢去病，王群﹒重子湮没快度关联的研究﹒见