[发明专利]用于磁流变阻尼器的电流控制器

说明书

技术领域

本案例属于土木、机械、自动控制领域，尤其涉及一种用于磁流变阻尼器的电流控制器。

背景技术

现有技术

磁流变阻尼器是一种基于磁流变液的智能控制装置，它可以通过调节外加磁场的大小实现阻尼力变化。磁流变阻尼器的优良可控性能，使得它的应用非常广泛，目前已经成功应用于汽车半主动悬架系统以及大型土木结构的振动控制。而电流控制器在磁流变液体的应用中起着调节磁场的作用，所以设计一种连续可调，精度高，响应速度快的电流控制器对于阻尼器的控制至关重要。现有技术多采用电压驱动器产生线圈中的电流，产生了以TMS320F240数字信号处理芯片作为控制系统的核心开发出的可控的电流控制器，以DRV103为核心设计的可控电流放大器或以TL494芯片为核心的压控电流源设计。

技术问题

电压驱动器的弊端是线圈电阻在长时间电流励磁下，阻值随温度升高而变化，在输入电压不变的情况下，线圈中电流值会发生变化，且动态响应较恒流源慢。以TMS320F240数字信号处理芯片作为控制系统的核心开发出的可控的电流控制器研究与开发较为复杂，不易作为阻尼器的控制器。以DRV103为核心设计的可控电流放大器或以TL494芯片为核心的压控电流源设计，性能曲线不够线性，且调节范围很窄，不符合阻尼器控制器的要求。

案例内容

本案例的目的在于提供一种用于磁流变阻尼器的电流控制器，旨在解决现有技术研究与开发复杂、性能曲线不够线性、调节范围窄的问题。

本案例是这样实现的，一种用于磁流变阻尼器的电流控制器，由调整电路模块，PWM波产生电路模块，输出控制电路模块，误差采样电路模块构成。

调整电路模块，连接PWM波产生电路模块，用于输出控制电压。

PWM波产生电路模块，连接输出控制电路模块，用于向驱动电路提供陡峭且宽度可变的矩形脉冲列。

输出控制电路模块，连接误差采样电路模块，用以放大PWM信号并产生采样电压。

误差采样电路模块，连接PWM波产生电路模块，用于放大采样电压并传至PWM波产生电路模块。

进一步，调整电路模块中：

通过电位器P(接直流电源，如5V)，用于手动调节输入控制电压。手动调节通过调节电位器旋钮P使得输入控制电压值随接入电阻的大小而改变。

二极管D1的正极接P，负极接第一级比例积分运算电路U₁的同相输入端，二极管D2的阳极接V_CTR，负极接第一级比例积分运算电路U₁的同相输入端，二极管D1、D2用于防止输入为交流信号时电路工作处于异常状态；

第一级比例积分运算电路U₁的输出端通过电阻R接第二级比例运算放大器U_2A的反相输入端，用于补偿二极管的导通压降，调整其增益k_o1可使得输出U_O1仍为0-5V，输出为U_O1＝k_o1×U_i；

第二级比例运算放大器U_2A的输出端通过电阻R6接PWM波产生电路模块2的2脚，用于控制输入以及反馈到PWM波产生电路模块中TL494反馈端的电压幅度，使输入TL494芯片3脚的最大值不超过3.5V，第二级比例运算放大器之间的传递函数U_O＝-a×U_O1+b，式中a，b为减法器U_2A的相关系数。

进一步，调整电路模块中：采用上位机调节输入控制电压。上位机调节利用外部控制电压(如通过计算机结合LabVIEW程序控制数模(DA)采集器)输入任意形状的控制电压。

进一步，PWM波产生电路模块中：

TL494芯片内部有两个误差比较放大器，一个振荡器，一个死区时间比较器，内置5V参考基准电压源；

TL494芯片内部的误差比较放大器将误差电压放大，其输出与第3脚的反馈端相连接，共同调节输出脉冲宽度；

TL494芯片5脚通过电容C8接地，6脚通过电阻R11接地，TL494芯片内置的线性锯齿波振荡器的振动频率可通过外部电阻C8和电容R11进行调节，振荡频率为式中C_T为5脚电容，R_T为6脚电阻阻值；