Controlling the vibration of a seat suspension system with the use of a magneto-rheological damper

• Autorzy: Maciejewski I. , Pecolt S. , Krzyżyński T. , Markiewicz W.

Identyfikatory

DOI

10.14669/AM.VOL77.ART6

Warianty tytułu

PL

Sterowanie drganiami układu zawieszenia siedziska z wykorzystaniem tłumika magneto-reologicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A model and control strategy of a semi-active seat suspension system with a magneto-rheological (MR) damper, chiefly intended to protect construction machine operators from vibration acting in one of the horizontal directions, has been presented. The parameters of the model shown were determined experimentally as functions of the damper control current, for which a control algorithm imitating the operation of a sky-hook damper (a damper hanging from an inertial reference point) was developed. Afterwards, the model proposed was verified on a test stand with an electrohydraulic actuator and then the semi-active seat suspension system was experimentally tested with the participation of a human subject. Results of the work carried out have been presented in the form of power spectral densities of vibration accelerations and transfer functions of the suspension system. Based on a qualitative assessment of the test results obtained, the operation of the semi-active seat suspension system was found to be far more effective than that of a conventional system in the excitation frequency range under consideration. Noteworthy is the fact that the highest effectiveness of the system operation was achieved at the resonance frequency, corresponding to that of the passive system. This is confirmed by the tabulated values of vibration transfer coefficients and maximum relative displacements of the seat suspension system in the conventional passive version and in the semi-active version provided with an MR damper.

PL

W pracy zaprezentowano model oraz strategię sterowania semi-aktywnym układem zawieszeniem siedziska z tłumikiem magneto-reologicznym (MR), którego podstawowym zadaniem jest zapewnienie ochrony operatorów maszyn roboczych przed drganiami w jednym z poziomych kierunków oddziaływania. Parametry przedstawionego modelu wyznaczono eksperymentalnie w funkcji natężenia prądu sterującego pracą tłumika, dla którego opracowano algorytm sterowania naśladujący działanie tłumika zawieszonego w inercjalnym punkcie odniesienia (ang. sky-hook damper). Kolejno dokonano weryfikacji zaproponowanego modelu na stanowisku badawczym ze wzbudnikiem elektro-hydraulicznym oraz przeprowadzono badania eksperymentalne semi-aktywnego układu zawieszenia siedziska z udziałem człowieka. Wyniki zrealizowanych prac zaprezentowano w postaci gęstości widmowych mocy przyspieszenia drgań oraz funkcji przenoszenia układu zawieszenia. Na podstawie oceny jakościowej otrzymanych wyników badań stwierdzono, że działanie semi-aktywnego zawieszenia siedziska jest znacznie skuteczniejsze od układu konwencjonalnego w rozpatrywanym zakresie częstotliwości wymuszenia. Jednak największą skuteczność działania osiąga się w przypadku częstotliwości rezonansowej, odpowiadającej układowi pasywnemu. Potwierdzają to zestawione tabelarycznie wartości współczynników przenoszenia drgań i maksymalnych przemieszczeń względnych zawieszenia w przypadku konwencjonalnego układu pasywnego oraz układu semi-aktywnego z tłumikiem MR.

Słowa kluczowe

EN

vibration control; seat suspension system; magneto-rheological damper

PL

sterowanie drganiami; zawieszenie siedziska; tłumik magneto-reologiczny

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 77, nr 3
• Strony: 85--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Maciejewski I.

• Koszalin University of Technology, Faculty of Technology and Education, Department of Mechatronics and Applied Mechanics, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin, Poland

autor

Pecolt S.

• Koszalin University of Technology, Faculty of Technology and Education, Department of Mechatronics and Applied Mechanics, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin, Poland

autor

Krzyżyński T.

• Koszalin University of Technology, Faculty of Technology and Education, Department of Mechatronics and Applied Mechanics, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin, Poland

autor

Markiewicz W.

• Koszalin University of Technology, Faculty of Technology and Education, Department of Mechatronics and Applied Mechanics, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin, Poland

Bibliografia

• [1] Kuren M B-V, Swevers J, Sas P. System design for isolation of a neonatal transport unit using passive and semi-active control strategies. Journal of Sound and Vibration. 2005 (286); 1-2; 382-394.
• [2] Lee C M, Goverdovskiy V M, Temnikov A I. Design of springs with ”negative” stiffness to improve vehicle driver vibration isolation. Journal of Sound and Vibration. 2007 (302); 4-5; 865-874.
• [3] Choi S B, Han Y M. Vibration control of electrorheological seat suspension with human-body model using sliding mode control. Journal of Sound and Vibration. 2007 (303); 1-2; 391-404.
• [4] Choi S B, Lee H K, Hang E G. Field test results of a semi-active ER suspension system associated with skyhook controller. Mechatronics. 2001; 3 (11); 345-353.
• [5] Du H, Sze K Y, Lam J. Semi-active H-infinity control of vehicle suspension with magneto-rheological dampers. Journal of Sound and Vibration. 2005; 3 (283); 981-996.
• [6] Maciejewski I, Krzyżyński T. Modelowanie układu zawieszenia siedziska stosowanego do ochrony operatorów maszyn roboczych przed drganiami w poziomym kierunku oddziaływania (Modelling of the seat suspension system used for the protection of construction machine operators against vibration in horizontal direction). Technika Transportu Szynowego. 2015; 12; 977-981.
• [7] Peng G R, Li W H, Du H, Deng H X, Alici G. Modelling and identifying the parameters of a magneto-rheological damper with a force-lag phenomenon. Applied Mathematical Modelling. 2014 (38); 15-16; 3763-3773.
• [8] Kwok N M, Ha Q P, Nguyen T H, Li J, Samali B. A novel hysteretic model for magnetorheological fluid dampers and parameter identification using particle swarm optimization. Sensors and Actuators A: Physical. 2006 (132); 2; 441-451.
• [9] Tarnowski W. Projektowanie układów regulacji automatycznej ciągłych z liniowymi korektorami ze wspomaganiem za pomocą MATLAB’a (MATLAB-aided designing of automatic regulation systems with linear correctors). Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej (Publishing House of the Koszalin University of Technology). Koszalin 2001.
• [10] Markiewicz W, Maciejewski I, Krzyżyński T. Aktywny układ zawieszenia siedziska z siłownikiem pneumatycznym stosowany do ochrony operatorów maszyn roboczych przed drganiami w poziomym kierunku oddziaływania (Active seat suspension with pneumatic actuator used for the protection of working machine operators against vibration in horizontal direction). Technika Transportu Szynowego. 2016; 12; 145-150.
• [11] Maciejewski I, Krzyżyński T, Markiewicz W, Szczurowski K. Kształtowanie właściwości wibroizolacyjnych układu zawieszenia siedziska stosowanego do ochrony operatorów maszyn roboczych przed drganiami w poziomym kierunku oddziaływania (Shaping the vibro-isolation properties of seat suspension system used for protection of working machine operators against vibration in horizontal direction). Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe. 2016; 6; 1018-1023.

Uwagi

EN

The project was sponsored by the National Science Centre, Poland, on the grounds of decision No. DEC-2013/11/B/ST8/03881.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).