Study of the effectiveness of the electromechanical system of active vibration protection of a vehile with various regulators



Cite item

Full Text

Abstract

The article considers a single-mass vibration protection system with an executive electromechanical device. The relevance of the research direction and the current state of its knowledge are presented. It is proved that in comparison with the controlled elements of viscous resistance, the controlled stiffeners provide the best quality of vibration protection. The prospects for the use of controlled electromechanical stiffeners are emphasized. The paper considers an actuator in the form of a linear DC motor. Examples of the use of active vibration protection systems with linear electric machines are given. In particular, an example of using as suspension of the vehicle is provided. The advantages and most significant drawbacks of such suspensions, which hinder their mass introduction, are indicated. The design scheme of a single-mass oscillatory system with parallel installation of a viscous friction element and a stiffener is presented. It is substantiated that, taking into account the accepted assumptions, the presented scheme is equivalent to vehicle suspensions. It is proposed to use a magnetorheological vibration damper as a controlled element of viscous resistance. The analysis of the state of the issue of active vibration protection systems with magnetorheological vibration dampers is given. The structure of closed by vibration acceleration of vibroprotection system protected object is developed. There are presented the mathematical models of its functionally necessary elements: vibration sensor, vibration protection system along the disturbance and control channel, linear DC motor. A technique for synthesizing a correction device that provides the desired resonant properties of a closed system is proposed. The results of simulation modeling of an active vibration protection system with a regulator synthesized according to the proposed technique and a regulator, the structure of which was obtained in the author’s previous works, are presented. Based on the obtained results, the conclusions on the presented materials are drawn and recommendations on the use of regulators are formulated.

About the authors

D. G Randin

Samara State Technical University

Email: em@samgtu.ru
PhD in Engineering Samara, Russia

P. V Tulupov

Samara State Technical University

Email: em@samgtu.ru
PhD in Engineering Samara, Russia

References

  1. Чегодаев Д.Е., Шатилов Ю.В. Управляемая виброизоляция: конструктивные варианты и эффективность. Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (СГАУ). Самара: СГАУ, 1995. 143 с.
  2. Фролов К.В., Фурман Ф.A. Прикладная теория виброзащитных систем. М.: Машиностроение, 1986. 149 с.
  3. Чегодаев Д.Е., Пономарев Ю.К. Демпфирование. Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (СГАУ). Самара : СГАУ, 1995. 143 с.
  4. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобилей. M: Машиностроение, 1972. 392 с.
  5. Абакумов А.М., Чеботков Э.Г., Рандин Д.Г. Исследование активной подвески автомобиля с магнитореологическим амортизатором // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2015. Т. 1. № 2(24). С. 5-10.
  6. Абакумов А.М., Рандин Д.Г., Бочков В.В. Исследование активной системы виброзащиты на основе линейного двигателя постоянного тока // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2018. № 3(59). С. 118-128.
  7. Karnopp D. Permanent magnet linear motors used as variable mechanical dampers for vehicle suspensions. Vehicle Syst. Dyn. no. 18, 1989, рp. 187-200.
  8. Электроподвеска автомобиля: как магнит заменил амортизатор и даже пружину? Сайт «https://auto-ru.ru». URL: https://auto-ru.ru/bose-elektromagnitnaya-podveska.html, дата обращения: 16.01.2020, Режим доступа: свободный.
  9. Fodor M.G. Redfield R. The variable linear transmissions for regenerative damping in vehicle suspension control. Vehicle Syst. Dyn. no. 22, 1993, Pp.1-20.
  10. Suda Y., Shiba T. New hybrid suspension system with active control and energy regeneration. Vehicle Syst. Dyn. Suppl. 25, 641-654 (1996).
  11. Kazakov Yu.B. Development of models of the magnetorheological fluid damper / Yu.B. Kazakov, N.A. Morozov, S.A. Nesterov // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. Vol. 431. P. 269-272.
  12. J.C. Dixon The shock absorber handbook, 2nd Edition, John Wiley & Sons, England, 2007.
  13. R. Goldner, P. Zerigina Electromagnetic linear generator and shock absorber, United States Patent Nо 200300 34697, 2005.
  14. Abhijit Gupta, J.A. Jendrzejczyk, T.M. Mulcahy, J.R. Hull Design of electromagnetic shock absorbers. International Journal of Mechanics and Materials in Design. September 2006, Volume 3, Issue 3, pp. 285-291.
  15. D.L. Zhang, C.T. Kong, Y.P. Chen Modeling and precision control of permanent magnet linear motors. IFAC Proceedings Volumes, (2008) 2258-2263.
  16. Xiaojun Yang, Hui Liu, Dun Lu, Wanhua Zhao Investigation of the dynamic electromechanical coupling due to the thrust harmonics in the linear motor feed system. Mechanical Systems and Signal Processing. (2018) 492-508.
  17. Moon G. Lee, Dae-Gab Gweon Optimal design of a double-sided linear motor with a multi-segmented trapezoidal magnet array for a high precision positioning system. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 281, no. 2-3 (2004) 336-346.
  18. Guanghui Sun, Ligang Wu, Zhian Kuang, Zhiqiang Ma and Jianxing Liu Practical tracking control of linear motor via fractional-order sliding mode. Automatica (2018) 221-235.
  19. Q. Zhoua, S.R.K. Nielsenb, W.L. Qua Semi-active control of shallow cables with magnetorheological dampers under harmonic axial support motion. Journal of Sound and Vibration, 2008, Volume 311, no. 3-5, рp. 683-706.
  20. Jianhua Wu, Donglin Pu, Han Ding Adaptive robust motion control of SISO nonlinear systems with implementation on linear motors. Mechatronics, Volume 17, Issues 4-5, (2007) 263-270.
  21. K.C. Schurter, P.N. Roschke Neuro-fuzzy control of structures using magnetorheological dampers. Proceedings of the 2001 American Control Conference, no. 2, 2001, pp.1097 - 1102.
  22. Hassan Yousefi, Markus Hirvonen, Heikki Handroos, Azita Soleymani Application of neural network in suppressing mechanical vibration of a permanent magnet linear motor. Control Engineering Practice, Vol. 16, no. 7 (2008), рp. 787-797.
  23. A.M. Abakumov, V.E. Antropov, D.G. Randin Electrotechnical vibration protection system with a magnetorheological damper. International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2017, pp. 1-4.
  24. Абакумов А.М., Чеботков Э.Г., Рандин Д.Г. Аналитическое и экспериментальное исследование системы виброзащиты с управляемым демпфером // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2015. № 4(48). С. 56-60.
  25. Пупков К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления. Учебник в 5-ти томах. Том 5. Методы современной теории автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 784 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2020 Randin D.G., Tulupov P.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».