41, s. 251-260, Gliwice 2011
BADANIA OGRANICZANIA ZMIAN NACISKU KÓŁ POJAZDU Z TŁUMIKAMI MAGNETOREOLOGICZNYMI
MICHAŁ MAKOWSKI, LECH KNAP, WIESŁAW GRZESIKIEWICZ
Instytut Pojazdów, Politechnika Warszawska
e-mail: michal.makowski@simr.pw.edu.pl, lknap@simr.pw.edu.pl, wgr@simr.pw.edu.pl
Streszczenie. Praca jest poświęcona badaniu wpływu parametrów sterowanego tłumika w zawieszeniu pojazdu na wartość zamiany nacisków kół na nawierzchnię drogi. Ograniczenie zmienności siły nacisku ma duży wpływ na bezpieczeństwo ruchu pojazdu ze względu na ograniczenie zmian tzw. sił przyczepności. W pracy zaprezentowano wyniki symulacji numerycznych modelu pojazdu wyposażonego w sterowane tłumiki oraz wyniki badań eksperymentalnych pojazdu wyposażonego w tłumiki magnetoreologiczne ruchu liniowego (MRD) i ruchu obrotowego (MRB). Przeprowadzona została weryfikacja parametrów zawieszenia modelu pojazdu oraz zaprezentowano wykorzystanie modelu tłumików MRD i MRB w postaci struktury reologicznej pojazdu.
W pracy przedstawiono także metody oceny wpływu sterowania właściwościami tłumików MRD i MRB na zmianę nacisków kół. Sterowanie właściwościami tłumików MRD i MRB odbywa się na podstawie algorytmów optymalnego doboru siły tarcia w tłumiku przy założeniu minimalizacji przyjętego i prezentowanego kryterium oceny zmienności siły nacisku. Istota przedstawionego sterowania polega na doborze jedynie sił tarcia w tłumikach tak, aby uzyskać minimalizację zmian nacisków kół na nawierzchnię drogi w stosunku do nacisku statycznego. Opracowany model sterowania został wykorzystany do przeprowadzenia badań eksperymentalnych na pojeździe Ford Transit. Na podstawie wyników badań numerycznych i eksperymentalnych pokazano wpływ zmiany właściwości tłumików MRD i MRB na zmniejszenie zmian nacisków kół na nawierzchnię drogi, a tym samym na podniesienie bezpieczeństwa pojazdu.
1. WSTĘP
Współczesne tendencje rozwojowe zawieszeń pojazdów związane są głównie ze zwiększeniem poziomu bezpieczeństwa i komfortu jazdy. Już od lat wiele firm z branży motoryzacyjnej prowadzi badania nad możliwością sterowania właściwościami zawieszeń pojazdów w czasie jazdy. Odpowiedni dobór parametrów sterowania może wpływać zarówno na podniesienie komfortu jazdy jak i bezpieczeństwo. Obecnie są już znane i stosowane w seryjnych pojazdach rozwiązania z hydraulicznymi i hydrauliczno-pneumatycznymi systemami aktywnego sterowania zawieszeniem pojazdów [4], [5]. Rozwój i doskonalenie technologii wytwarzania tzw. materiałów inteligentnych, a także szybki rozwój elektroniki oraz systemów kontroli jazdy pozwolił na budowę szeregu urządzeń działających niemalże w czasie zbliżonym do rzeczywistego i wykorzystywanych w zawieszeniach pojazdów. Do
reologiczne ruchu liniowego (MRD) i ruchu obrotowego (MRB), elektroreologiczne (ERD), czy tak zwane piezoelektryczne (PED).
Zastosowanie tłumików o zmiennych w czasie charakterystykach w zawieszeniu pojazdu pozwala na ograniczanie drgań nadwozia pojazdu oraz na ograniczenie zmienności siły nacisku kół na nawierzchnię drogi. Przykładowe badania symulacyjne możliwości sterowania tłumikami w zawieszeniu pojazdu przy uwzględnieniu kryterium komfortu czy też kryterium zmienności siły nacisku kół na nawierzchnię drogi były prezentowane w pracach [7].
W Instytucie Pojazdów Politechniki Warszawskiej również prowadzone były badania nad zawieszeniami pojazdów wyposażonymi w sterowane tłumiki magnetoreologiczne [1].
Prowadzone prace miały na celu stworzenie adaptacyjnego zawieszenia pojazdu, które w zależności od warunków jazdy pozwala na zmianę przyspieszeń pionowych nadwozia (wpływ na komfort jazdy) i kontrolę zmiany sił nacisku koła na jezdnię (wpływ na bezpieczeństwo jazdy).
W ramach pracy zostały przedstawione wyniki badań eksperymentalnych i symulacji numerycznych układu zawieszenia pojazdu samochodowego wyposażonego w tłumiki magnetoreologiczne (MRD i MRB). W badaniach numerycznych opracowano model pojazdu wyposażonego w zawieszenie ze sterowanymi tłumikami. Uzyskane i przedstawione wyniki badań eksperymentalnych posłużyły do wyznaczenia rzeczywistych charakterystyk dyssypacyjnych tłumików MRD, MRB jak i identyfikacji parametrów modeli reologicznych tychże tłumików.
Wyniki badań doświadczalnych własności tłumików MRD, MRB pozwoliły na przyjęcie założenia możliwości sterowania właściwościami dyssypacyjnymi tłumików MRD i MRB jedynie poprzez zmianę jednego z parametrów modelu urządzenia. Ma to kluczowy wpływ na możliwość opracowania wydajnych i stosunkowo prostych w realizacji (czasu obliczeń sygnału sterowania) algorytmów sterowania.
W ramach prowadzonych prac związanych ze sterowanym zawieszeniem pojazdu opracowane zostały algorytmy sterowania zawieszeniem pojazdu przy przyjęciu kryterium komfortu jazdy (ograniczenie przyspieszeń nadwozia pojazdu), kryterium nacisków (ograniczenie zmienności siły nacisku kół na nawierzchnię drogi) oraz kryterium mieszanego wiążącego poprzednie dwa kryteria. W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki dotyczące kryterium nacisków.
2. MATEMATYCZNY MODEL POJAZDU I ALGORYTM STEROWANIA
W czasie symulacji numerycznych adaptacyjnego zawieszenia pojazdu wykorzystywano uproszczony model zawieszenia pojazdu. Opis matematyczny modelu pojazdu przyjęty w postaci sztywnej płyty przedstawiony jest na rys. 1.
Układ drgający charakteryzuje masa m oraz momenty bezwładność Ix, Iy odpowiadające masie nadwozia oraz momentom bezwładności nadwozia względem osi wzdłużnej i poprzecznej pojazdu. Jako siły działające na nadwozie pojazdu przyjęto: siły w poszczególnych sprężynach Si (i=1,…,4) oraz siły w poszczególnych tłumikach Ti (i=1,…,4).
Wymuszenie kinematyczne ξ(t)i (i=1,…,4) realizowane było w formie wymuszenia harmonicznego lub losowego. W prezentowanym modelu przyjęto w opisie matematycznym założenie braku możliwości oderwania się kół od podłoża.
Rys. 1. Model pojazdu. W szczególe A model tłumika drgań skrętnych MRB.
Na podstawie przemieszczeń ciała drgającego (bryły nadwozia) i wymuszeń kinematycznych wyznaczane jest ugięcie zawieszenia poszczególnych kół pojazdu Ui
(i=1,…,4) jak i prędkość Vi (i=1,…,4). W modelu pojazdu uwzględniono możliwość stosowania tłumików, w których może występować luz. Występowanie zjawiska luzu zaobserwowano w przypadku stosowania magnetoreologicznych tłumików drgań skrętnych (MRB). Przypadek ten zaprezentowano na rys. 1 w szczególe A.
Model pojazdu jest opisany we współrzędnych:
[
z, x, y]
TX= Φ Φ , (1)
gdzie:
X1 = z - przemieszczenie pionowe nadwozia pojazdu,
X2 = Φ - kąt obrotu nadwozia pojazdu względem osi wzdłużnej, x X3 = Φ - kąt obrotu nadwozia pojazdu względem osi poprzecznej. y Płaski model pojazdu opisany jest w postaci równania:
0 T) H(S X
M&&+ + = , (2)
Gdzie:
M = diag(m, Jx,Jy)
H – określa przestrzeń konfiguracji działania sił S i T (por. wzór 13)
W równaniu (2) pominięta została siła ciężkości, która jest uwzględniona w ugięciu statycznym zawieszenia pojazdu. Dalsze obliczenia prowadzone są w tym położeniu równowagi.
Siła S w sprężynie i siła tarcia T są opisane następującymi zależnościami:
);S=[S1,S2,S3,S4]T, Si =fi(Ui (3)
);T=[T1,T2,T3,T4]T, Ti =Fi(Vi,wi (4) Wartości ugięcia Ui oraz prędkości Vi (i=1,…,4) wyznaczane są na podstawie wzorów:
(t)Ui(t)=HTi ⋅Xi(t)+ξi , (5)
(t)Vi(t)=HiT⋅X&i(t)+ξ&i , (6)
gdzie ξi (i=1,…,4) jest funkcją opisującą nierówności drogi dla każdego z kół.
Po podstawieniu wzorów (5) i (6) do zależności (3) i (4) otrzymuje się:
i i
i c V
T = ⋅ . (8)
gdzie ci∈
{
cmin,cmax}
, i = (1,…,4).Wymuszenia kinematyczne poszczególnych kół opisano następującymi zależnościami:
⎟⎠
⎜ ⎞
⎝
⎛ ⋅
= L
t 2πV sin ξ
ξ1 01 (9)
⎟⎟⎠⎞
⎜⎜⎝⎛
⎟⎠
⎜ ⎞
⎝
⎛ ⋅ +
= L
a -a L
t 2π V sin ξ
ξ2 01 1 2 (10)
⎟⎠
⎜ ⎞
⎝
⎛ ⋅
= L
t 2πV sin ξ
ξ3 02 (11)
⎟⎟⎠⎞
⎜⎜⎝⎛
⎟⎠
⎜ ⎞
⎝
⎛ ⋅ +
= L
a -a L
t 2π V sin ξ
ξ4 02 1 2 (12)
Wektory Hi i=(1,…,4) określają przestrzeń konfiguracji działania sił Si i Ti:
[ ] [ ]
[
1, b, a]
, H[
1, b, a]
;H
, a b, 1, H , a b, 1, H
T 2 4
T 1 3
T 2 2
T 1 1
+
−
=
−
−
=
+ +
=
− +
= . (13)
gdzie b – rozmieszczenie kół względem środka ciężkości pojazdu, a1, a2 – rozmieszczenie osi względem środka ciężkości pojazdu;
Sygnał sterujący tłumikami wi, i=(1,…,4) jest ustalany wg założonego algorytmu sterowania.
Wówczas równania drgań pojazdu mają postać:
0 w(t)) HT(V(t), HS(U(t))
(t) X
M&& + + = , (14)
V(t))w(t)=γ(U(t), , (15)
gdzie γ jest funkcją opisującą algorytm wyznaczania sygnałów sterujących w(t).
Na podstawie sygnałów określających przemieszczenia drgającego ciała można ustalić położenia i prędkość ciała, a następnie siły działające w sprężynach podpierających ciało oraz prędkości odkształceń poszczególnych tłumików drgań. Prędkość odkształcenia tłumika (Vi) umożliwia, na podstawie charakterystyki tłumika, wyznaczenie zbioru Ω(Vi) dopuszczalnej siły tarcia mogącej powstać w tłumiku, tj. siły Tw.
Do oceny jakości sterowania przyjęty został wskaźnik charakteryzujący zmianę nacisków kół na nawierzchnię drogi. Wartość tego wskaźnika wyznacza wzór:
, ) T S Q (
W 1
N
1 i
2 i i
st
∑
= Δ += (16)
gdzie: ΔSi – zmiana siły w sprężynach, Ti – siła oddziałująca w tłumiku drgań, N – liczba kół;
Wartość siły tarcia w tłumikach dobierana jest tak, aby wskaźnik W osiągnął najmniejszą wartość. Warunek ten spełnia wektor sił:
, ] T ,..., T [ :
Tw = w1 w4 T (17)
który wyznacza rozwiązanie następującego zadania optymalizacyjnego
⎪⎭
⎪⎬
⎫
⎪⎩
⎪⎨
⎧ Δ +
∈
∑
∈ = 4
1 i
2 i i ) Ω(V T
w ( S T)
Τ
i i
arg min . (18)
Rozwiązaniem zadania jest minimalizacja funkcjonału wyznaczającego wektor sił Tw
w zbiorze rozwiązań, który jest ściśle wypukły. Rozwiązaniem zadania optymalizacyjnego
jest pojedynczy punkt w zbiorze rozwiązań Ω(V). Po wyznaczeniu wektora sił tarcia w tłumiku dobierany jest prąd zasilający cewki tłumików w postaci wektora natężeń prądów I = [I1,I2,I3,I4].
3. BADANIA SYMULACYJNE POJAZDU Z TŁUMIKAMI MRD I MRB
Przedstawiony algorytm doboru sygnału sterującego właściwościami tłumików MRD i MRB wraz z modelem pojazdu został zbudowany w programie Matlab/Simulink [6].
Następnie model był wykorzystywany w symulacjach numerycznych do oceny algorytmu optymalnego doboru siły tarcia w tłumiku przy założeniu minimalizacji wartości przyjętego kryterium zmienności siły nacisku kół na nawierzchnię drogi (wskaźnik W).
Badania przeprowadzono dla różnych typów sterowania tłumikami MRD i MRB.
Wykorzystanie tłumika MRB miało służyć ocenie możliwości stosowania w zawieszeniu pojazdu tłumików drgań skrętnych. Identyfikacja luzu w modelu tłumika MRB w porównaniu do tłumika MRD umożliwia także wykorzystywanie tych tłumików do modelowania uszkodzenia zawieszenia pojazdu, w którym pojawił się luz związany np. ze zużyciem elementów gumowych mocowania amortyzatora.
W pierwszej kolejności analizę prowadzono w przypadku stałej siły tłumienia c = const.
Odpowiada to zawieszeniu pojazdu, które jest wyposażone w standardowe niesterowane tłumiki drgań. Następnie prowadzono badania z uwzględnieniem opisanego algorytmu sterowania tłumikami.
Badania symulacyjne zostały przeprowadzone porównawczo dla wymuszeń harmonicznych i losowych (opartych na rzeczywistych przebiegach nierówności drogi).
Przyjęte zostały następujące dane modelu pojazdu: masa ciała drgającego m = 2400 kg, sztywność sprężyn k1 = k2 = k3 = k4 = 47500 N/m.
Badania przy warunku stałej siły tłumienia (c = const) były prowadzone przy wartości bezwymiarowego współczynnika tłumienia: γ = 0.3 (wartość współczynnika tłumienia w tłumikach c1 = c2 = c3 = c4 = 4500 Ns/m).
Następnie przeprowadzono także badania modelu ze sterowaniem według opisanego algorytmu sterowania z kryterium nacisków. W celu realizacji zadania optymalizacji konieczne było zdefiniowanie granicznych wartości bezwymiarowego współczynnika tłumienia γmin = 0,05 i γmax = 3 (odpowiednio cmin = 750 Ns/m, cmax = 45000 Ns/m). Związek pomiędzy współczynnikami tłumienia γ i c przedstawia zależność:
2
c= ⋅ k m⋅ ⋅γ (19)
Badania przeprowadzone w przypadku wymuszeń harmonicznych były przeprowadzone z wykorzystaniem funkcji sinusoidalnej o amplitudzie a = 0,02 m, przy różnych długościach fali: L = 11,12 m oraz ze stałą prędkością 60 km/h (częstość wymuszenia ω = 1.5 Hz) i 90 km/h (częstość wymuszenia ω = 2.25 Hz).
Do badań symulacyjnych przyjęto charakterystykę tłumika MRD i MRB przedstawioną na rys. 2. Na podstawie badań eksperymentalnych tłumików MRD przyjęto wartość parametru Vgr = 0.01 m/s. Tę samą wartość przyjęto w tłumików MRB. Wybór wartości sił tarcia w tłumiku jest wyznaczany na podstawie przedstawionego na rysunku pola sterowania Ω(V).
Rys. 2. Charakterystyka tłumika MR
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16
2 2,5 3 3,5 4
Czas [s]
W
ze sterowaniem MRD bez sterowania
Rys.3. Przebieg wskaźnika W przy sterowaniu tłumikiem MRD ze stałym współczynnikiem tłumienia (bez sterowania) oraz zmiennym (ze sterowaniem)
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16
2 2,5 3 3,5 4
Czas [s]
W
ze sterowaniem MRR bez sterowania
Rys. 4. Przebieg wskaźnika W przy sterowaniu tłumikiem MRB ze stałym współczynnikiem tłumienia (bez sterowania) oraz zmiennym (ze sterowaniem)
Na podstawie badań z wykorzystaniem tłumika MRD w zawieszeniu pojazdu uzyskano wyniki zamieszczone na rys. 3. Przedstawione zostały wyniki badań symulacyjnych przebiegu zmian nacisków kół na nawierzchnię drogi przy sterowaniu tłumikami MRD oraz o stałym współczynniku tłumienia (bez sterowania). W przypadku braku sterowania wartość wskaźnika W znajduje się w całym zakresie wymuszenia w obszarze powyżej wartości wskaźnika W ze sterowaniem. Zwraca uwagę wzrost zmian samego wskaźnika W, jednak należy pamiętać, że jest on miarą zmienności siły nacisku. Uzyskanie więc mniejszych wartości wskaźnika W wskazuje na zmniejszenie zmienności sił nacisku na nawierzchnię drogi.
W celu umożliwienia porównań wartości wskaźnika W wyznaczanego przy różnych założeniach dotyczących sterowania (c = const; cmin < c < cmax) przyjęto zależność, która zezwala na odniesienie wskaźnika do całego rozpatrywanego przedziału przebiegu wymuszenia:
∑
== N
1 i
N W
* 1
W (20)
gdzie: N – ilość próbek w przedziale wymuszenia.
Na podstawie badań przeprowadzonych na opisanym modelu pojazdu wyposażonego w tłumiki MRD przy wymuszeniu kinematycznym harmonicznym dokonano oceny wskaźnika W*. Uzyskano przy sterowaniu tłumikami MRD zmniejszenie wartości wskaźnika do wartości W*MRD = 0.023 z wartości W*const = 0.051 uzyskanej dla przypadku braku możliwości sterowania.
Badania numeryczne przeprowadzono również w przypadku modelu pojazdu z zastosowanymi tłumikami drgań skrętnych MRB, w których ujawnił się luz w konstrukcji tłumika (w badaniach przyjęto wartość luzu Δ = 2 mm). Na rys. 4 przedstawiono wyniki badań symulacyjnych przebiegu zmian nacisków kół na nawierzchnię drogi przy sterowaniu tłumikiem MRB wykorzystywanym jako tłumik drgań liniowych. Dla celów porównawczych przeprowadzono badania przebiegu wskaźnika W z zastosowaniem tłumienia o stałym wartości jak i zmiennej. Wykorzystano identyczne wymuszenie kinematyczne jak w poprzednim przypadku.
Ocena wartości wskaźnika W* wskazuje, że przy sterowaniu tłumikiem MRB następuje zmniejszenie wartości wskaźnika W*MRB = 0.027 w porównaniu do przypadku bez sterowania W*const = 0.051.
Poprzez zastosowanie w zawieszeniu tłumika MRB (z luzem) otrzymano wyższą wartość wskaźnika W* w stosunku do zawieszenia pojazdu z tłumikiem MRD. Ujawniony luz w trakcie badań eksperymentalnych wpływa na zmniejszenie skuteczności sterowania tłumienia drgań układu mechanicznego. Dzięki temu wydaje się możliwe identyfikowanie na podstawie wartości wskaźnika W* występowanie luzu w sterowanym zawieszeniu pojazdu.
4. BADANIA TRAKCYJNE
Do badań trakcyjnych został wykorzystany samochód Ford Transit, który jest na wyposażeniu laboratorium Instytutu Pojazdów Politechniki Warszawskiej. Samochód badawczy został wyposażony w układ pomiarowy i sterowane tłumiki MRD w przednim zawieszeniu pojazdu. Na potrzeby sterowania tłumikami MRD został stworzony kontroler elektroniczny z oprogramowaniem realizującym omówiony algorytm sterowania. Widok ogólny wykorzystywanego pojazdu i układu sterowania pokazano na rys. 5.
Rys. 5. Samochód badawczy wykorzystywany w pomiarach (z lewej), aparatura pomiarowa (z prawej)
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
2 2,5 3 3,5 4
Czas [s]
W
Rys. 6. Wyniki badań trakcyjnych – przebieg wskaźnika W z zastosowaniem tłumika MR drgań w ruchu liniowym
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
2 2,5 3 3,5 4
Czas [s]
W
Rys. 7. Wyniki badań trakcyjnych – przebieg wskaźnika W z zastosowaniem oryginalnego zawieszenia
W celu zapewnienia powtarzalności wyników ustalono warunki jazdy: zachowanie stałej prędkości 32 km/h ± 3 km/h, jazda na wprost (kąt skrętu kół nie przekroczył 3o), odcinek o długości 45 m. Podczas badań w samochodzie Ford Transit znajdowały się 2 osoby prowadzące badania.
Na podstawie przeprowadzonych badań trakcyjnych na zadanym odcinku drogi został wyznaczony wskaźnik (W) służący do oceny sterowania, którego przebieg pokazano na rys.6.
Na podstawie badań eksperymentalnych wyznaczono wartość wskaźnika W*TMR = 0.013 przy zawieszeniu pojazdu ze sterowanymi tłumikami MRD oraz W*OR = 0.026 przy zawieszeniu pojazdu z fabrycznymi tłumikami o stałej wartości współczynnika tłumienia.
Wyniki badań trakcyjnych przeprowadzonych dla wyboistego odcinka drogi wskazują na znaczne zmniejszenie wartości wskaźnika W* (spadek o 50%). Zmniejszenie wartości wskaźnika jest spowodowane zmniejszeniem wahań sił nacisków kół na nawierzchnię drogi.
5. ZAKOŃCZENIE
W pracy przedstawione zostały założenia i wyniki badań eksperymentalnych i symulacyjnych zaproponowanego algorytmu sterowania z kryterium minimalizacji zmian nacisku kół na nawierzchnię drogi w stosunku do nacisku statycznego.
Przedstawione wyniki badań trakcyjnych i symulacji numerycznych wykazały, że możliwe jest ograniczenie drgań pojazdu z zastosowaniem sterowanych tłumików magneto- reologicznych (MRD i MRB). Uzyskanie niższych wartości wskaźnika W* było możliwe poprzez sterowanie tłumikami MRD i MRB przy zastosowaniu opracowanego algorytmu sterowania.
Opracowany model pojazdu może być wykorzystywany do badań numerycznych pojazdów ze sterowanymi tłumikami w ruchu obrotowym. Możliwe jest także wykorzystanie modelu do badań diagnostycznych stanu zawieszenia pojazdu. Dzięki ocenie zmian wartości wskaźnika W jest możliwe identyfikowanie zmian związanych ze zużyciem zawieszenia pojazdu.
Zaproponowany modelu pojazdu oraz algorytm sterowania mogą być wykorzystane do badań innych sterowanych tłumików (takich jak tłumiki ERD, PZD). Możliwa jest również współpraca programu sterowania z zewnętrznym systemem, np. MBS Adams lub mechanicznym członem wykonawczym.
LITERATURA
1. Makowski M., Knap L., Grzesikiewicz W., Pokorski J.: Steuernmöglichekeiten eines Schwinungssystems mit magnetorheologischen Dämpfer (MR). Development Trends in Design of Machines and Vehicles. Zesz. Nauk.Inst. Pojazdów Pol. Warsz. 2006, 4(63) , p.
73-80.
2. Makowski M., Grzesikiewicz W., Knap L.: Modelling and experimental studies of mechanical systems with controlled torsional magneto-rheological damper. “Machine Dynamics Research” 2010, Vol. 34, No. 2. p. 70 – 77.
3. www.mrfluid.com 4. Materiały firmy Delphi 5. Materiały firmy Citroen
6. User’s Guide Simulink , www.mathworks.com.
7. Duysinx P, Bruls O, Collard J. F, Fisette P, Lauwerys J. S.: Optimization of mechatronic systems: application to a modern car equipped with a semi-active suspension. In:
Proceedings of the 6th World Congresses of Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO6), Rio de Janeiro. Brazil, 30 May - 03 June 2005.
EQUIPPED WITH MAGNETO-RHEOLOGICAL DAMPERS Summary. In this paper are presented the results of numerical simulation and experimental investigations of magneto-rheological dampers. Torsional as well as reciprocating vibration magnetorheoogical dampers (MRD) were used as in-time semi-active controls. In addition, a magneto- rheological rotary brake (MRB) was employed as a torsional vibration damper. Experimental studies were compared with the numerical simulation results obtained and based on the presented rheological model of MRD and MRB. The results of numerical simulations and experimental investigations of MR devices were used to propose fast and efficient algorithm allowing improvements to vehicle safety by minimizing variations of vehicle wheel forces. Proposed algorithm can be used to calculate appropriate value of signal to control in time prosperities of semi-active devices.
The presented results of vehicle traction demonstrated that it is possible to reduce variations of wheel forces using controlled dampers (shock absorbers), magneto-rheological, even in the case where faulty semi-active shock absorber were used. To measure the effect of control was imposed coefficient whose value in experimental investigations and numerical simulations was lowered by almost 50%. Obtaining a lower value was possible by using MR dampers and developed control algorithm.
