一種具有主動失效保護(hù)功能的磁流變減振器控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磁流變減振器技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種具有主動失效保護(hù)功能的磁流 變減振器控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁流變減振器已經(jīng)被應(yīng)用在民用和機(jī)械機(jī)構(gòu)中解決振動問題，如高層建筑的減 振、橋梁的減振、自動化精密設(shè)備機(jī)械的隔振，特別是汽車懸架系統(tǒng)的減振等。
[0003] 作為磁流變減振器的重要元件激磁線圈固定在減振器的活塞桿上，并被密封在減 振器筒體內(nèi)。現(xiàn)有技術(shù)中磁流變減振器中僅有一個激磁線圈被固定在減振器的活塞桿上， 一旦激磁線圈出現(xiàn)故障，例如電磁線圈發(fā)生局部短路，斷路等故障時，磁流變減振器將失 效，系統(tǒng)將無法根據(jù)控制系統(tǒng)的控制算法實(shí)現(xiàn)減振器的實(shí)時精確阻巧力的輸出，造成無法 實(shí)現(xiàn)隔振減振效果，特別對于應(yīng)用在汽車半主動懸架上的磁流變減振器，一旦發(fā)生失效，車 輛將無法實(shí)現(xiàn)主動的操穩(wěn)性和舒適性的調(diào)節(jié)，甚至?xí)a(chǎn)生安全隱患。
[0004] 同時專利"一種具有失效自保護(hù)功能的磁流變液半主動減振器"（【申請?zhí)枴?200510049264. 7公開號；CN1644955A)中設(shè)及一種帶永磁體的磁流變半主動減振器，由于 永磁體只能產(chǎn)生固定磁場，無法通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變化的激勵磁場，失效后控制系統(tǒng)將無 法對該種減振器進(jìn)行實(shí)時控制，其將由磁流變半主動減振器變?yōu)楸粍訙p振器，因此也無法 實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的可持續(xù)性和快速恢復(fù)的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種具有主動失效保護(hù)功能 的磁流變減振器控制系統(tǒng)，解決了磁流變減振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁線圈失效后的主動保護(hù)的技 術(shù)問題，一旦故障檢測電路檢測到失效，控制系統(tǒng)能夠在極短（毫秒級響應(yīng)）的時間內(nèi)恢復(fù) 原有狀態(tài)；
[0006] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。該種具有主動失效保護(hù)功能的磁流 變減振器控制系統(tǒng)，由ECU控制單元和磁流變減振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，所述的ECU控制單元由 主控制器、輔控制器、PWM驅(qū)動放大電路、繼電器開關(guān)控制電路和故障檢測電路組成，所述的 磁流變減振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的內(nèi)部活塞上設(shè)置有主激磁線圈和副激磁線圈，所述的主激磁線圈 包括主激磁線圈正接線端和主激磁線圈接地端，所述的副激磁線圈包括副激磁線圈正接線 端和副激磁線圈接地端；所述的主控制器將運(yùn)算得到的電流PWM斬波電源接入于PWM驅(qū)動 放大電路上，在正常情況下，PWM斬波電源輸入接入主激磁線圈正接線端，通過主激磁線圈 形成電流回路而產(chǎn)生激勵磁場；在失效故障下，輔控制器輸出信號、控制信號通過隔離電路 和放大電路后驅(qū)動控制繼電器開關(guān)使得PWM斬波電源輸入接入副激磁線圈正接線端；所述 的主激磁線圈接地端、副激磁線圈接地端一起接入地，即電源的負(fù)極；所述的磁流變減振器 執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過故障檢測電路與輔控制器相連，主控制器與輔控制器間互相相連且通過SPI 接口進(jìn)行交互通信。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的故障檢測電路主要包括采樣電阻Rs，C1、C2、C3電容器，R1、R2、 R3、R4、R5電阻及電流放大器，其中Cl和C3為運(yùn)算放大器EMC濾波電容，R5和C2構(gòu)成輸 出電壓信號的低通濾波器，R1、R2、R3、R4為電流放大器放大倍率因子，主副激磁線圈的主回 路電流輸入端串聯(lián)采樣電阻Rs，通過電流放大器的濾波放大處理后輸入至輔控制器的模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換通道，根據(jù)采樣電阻Rs和運(yùn)算放大倍率計算出當(dāng)前主回路的電流值來判斷是否 發(fā)生失效。
[000引作為優(yōu)選，所述的繼電器開關(guān)為一選二開關(guān)，其繼電器控制輸入端接入輔控制器 控制輸出端，另一端接地。
[0009] 本發(fā)明的有益效果為；1、將纏繞在磁流變減振器內(nèi)部活塞上的激磁線圈（電磁線 圈）由一組線圈變?yōu)橹鞲眱山M線圈，正常工作時主線圈通過電流產(chǎn)生激勵磁場，一旦發(fā)生 故障，控制系統(tǒng)切換到副線圈工作，在短時間內(nèi)恢復(fù)當(dāng)前狀態(tài)并繼續(xù)工作；2、控制系統(tǒng)采用 主輔控制器（微處理器或單片機(jī)）協(xié)同工作，主控制器主要進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)算法運(yùn)算和閉環(huán) 驅(qū)動控制，輔控制器主要進(jìn)行故障檢測處理，并協(xié)同主控制器處理失效安全保護(hù)和現(xiàn)場恢 復(fù)的工作，提高了整個系統(tǒng)的響應(yīng)時間。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明的故障保護(hù)電路原理圖。
[0012] 圖3是本發(fā)明的失效故障檢測電路圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明的主、輔控制器程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的介紹；如附圖1、2所示，本發(fā)明由ECU控制單 元和磁流變減振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，所述的ECU控制單元由主控制器、輔控制器、PWM驅(qū)動放 大電路、繼電器開關(guān)控制電路和故障檢測電路組成，所述的磁流變減振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的內(nèi)部 活塞上設(shè)置有主激磁線圈和副激磁線圈；主控制器將運(yùn)算得到的電流PWM斬波電源接入于 PWM驅(qū)動放大電路上，在正常情況下，PWM斬波電源輸入接入主激磁線圈正接線端，通過主 激磁線圈形成電流回路而產(chǎn)生激勵磁場；在失效故障下，輔控制器輸出信號、控制信號通過 隔離電路和放大電路后驅(qū)動控制繼電器開關(guān)使得PWM斬波電源輸入接入副激磁線圈正接 線端；主激磁線圈接地端、副激磁線圈接地端一起接入地，即電源的負(fù)極；所述的磁流變減 振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過故障檢測電路與輔控制器相連，主控制器與輔控制器間互相相連且并行 工作。
[0015] 如附圖1所示，主/輔控制器是本系統(tǒng)的核屯、，由嵌入式處理器組成，主控制器如 選用飛思卡爾16位MC9S12X系列處理器，輔控制器如選用飛思卡爾8位MC9SDZ系列處理 器，其中主控制器主要負(fù)責(zé)磁流變減振器控制算法運(yùn)算和PWM斬波信號輸出，是實(shí)現(xiàn)主動 控制減振器W達(dá)到實(shí)時動態(tài)調(diào)節(jié)輸出阻巧力的關(guān)鍵；而輔控制器主要負(fù)責(zé)故障失效檢測與 失效后保護(hù)控制，是故障處理的核屯、。本發(fā)明主輔控制器各司其職實(shí)現(xiàn)不同功能取到了正 常工作和故障處理的并行工作，因此在發(fā)生故障時，本發(fā)明的控制系統(tǒng)不會中斷，看上去就 像沒有出現(xiàn)故障一樣的繼續(xù)按照原有狀態(tài)工作，實(shí)現(xiàn)了自動故障保護(hù)的系統(tǒng)恢復(fù)功能，而 如果僅由一個控制器去完成，當(dāng)