Luận án Thiết kế, mô hình hóa và điều khiển hệ thống giảm chấn cho máy giặt cửa trước sử dụng vật liệu thông minh

Tên luận án:

THIẾT KẾ, MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GIẢM CHẤN CHO MÁY GIẶT CỬA TRƯỚC SỬ DỤNG VẬT LIỆU THÔNG MINH

Ngành:

Cơ kỹ thuật

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào nghiên cứu và phát triển hệ thống giảm chấn bán chủ động cho máy giặt cửa trước, nhằm mục tiêu hạn chế hiệu quả rung động trong suốt quá trình hoạt động. Nghiên cứu khai thác khả năng điều chỉnh linh hoạt đặc tính hoạt động theo kích thích ngoài của hai loại vật liệu thông minh chính: hợp kim nhớ hình (SMA) và lưu chất từ biến (MRF.

Đối với giảm chấn SMA, luận án đã thực hiện thiết kế, mô hình hóa hiện tượng trễ phi tuyến và tiến hành thử nghiệm trên máy giặt mẫu. Kết quả cho thấy giảm chấn SMA có cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, với lực kích hoạt đạt 76,5 N, đủ để giảm rung động hiệu quả so với giảm chấn bị động. Tuy nhiên, thời gian chuyển đổi trạng thái của SMA còn khá lớn (khoảng 25 giây), nên bước đầu chỉ phù hợp cho điều khiển dạng on-off. Các mô hình trễ như Bingham, Bouc-Wen và một mô hình đề xuất mới đã được sử dụng để dự đoán ứng xử phi tuyến của giảm chấn, trong đó mô hình đề xuất cho độ chính xác cao hơn.

Đối với giảm chấn MRF, luận án tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế để đạt hiệu năng tốt nhất về lực giảm chấn, kích cỡ, không gian lắp đặt và chi phí. Một mô hình động lực học tham số mới, dựa trên Magic Formula và Pan, đã được xây dựng để dự đoán chính xác hiện tượng trễ bất đối xứng và độ sắc tại các góc lượn của đường cong lực-vận tốc, đặc biệt trong miền trước khi chảy, cho thấy sự vượt trội so với mô hình Spencer và Pan. Luận án cũng phát triển hai loại giảm chấn MRF tự đáp ứng: giảm chấn MRF tự cấp năng lượng (tận dụng năng lượng dao động dư thừa) và giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình (có đặc tính giảm chấn phụ thuộc chuyển vị). Cả hai loại này đều có kết cấu đơn giản, chi phí thấp và không yêu cầu điều khiển ngoài, mang lại tiềm năng thương mại hóa cao.

Một hệ thống điều khiển bán chủ động dựa trên thuật toán sky-hook với bộ điều khiển giảm chấn sớm pha đã được thiết kế và thử nghiệm. Kết quả cho thấy hệ thống này kiểm soát lực giảm chấn theo lực điều khiển mong muốn tốt hơn và giảm rung động hiệu quả ở cả tần số thấp và cao so với các phương pháp khác. Các thử nghiệm thực nghiệm trên máy giặt cửa trước mẫu đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp giảm chấn vật liệu thông minh được đề xuất, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người tiêu dùng.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu
• Chương 1: Tổng quan
• Chương 2: Cơ sở lý thuyết
• Chương 3: Giảm chấn hợp kim nhớ hình
• Chương 4: Giảm chấn lưu chất từ biến
• Chương 5: Giảm chấn lưu chất từ biến tự đáp ứng
• Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
• Tài liệu tham khảo
• Danh mục các công trình đã công bố