19366

۱۹۳۶۶

طراحي و شبيه‌سازي ساختار پيزوالكتريك جهت استفاده در ميراگر مگنتورئولوژيك

كارشناسي ‌ارشد

طراحي سيستم هاي تعليق، ترمز و فرمان

۹۴-۹۷

۱۳۹۷/۴/۲۷

دكتر مسعود دهمرده - دكتر مسعود مسيح طهراني

خودرو

ميراگر مگنورئولوژيك در رديف ميراگرهاي نيمه فعال قرار مي‌گيرد و در راستاي بهبود كيفيت سواري خودرو استفاده مي‌شود. اين سيستم نيازمند توان الكتريكي است. روشهاي متنوعي جهت توليد توان در خودرو ارائه شده است. يكي ازاين‌روش‌ها استفاده از مواد پيزوالكتريك است. آنچه در مقالات به آن اشاره نشده است، استفاده از پيزوالكتريك به‌عنوان منبع توليد توان جهت استفاده از ميراگر مگنتورئولوژيك مي باشد. با توجه به عدم تحقيق جامع بر روي اين موضوع، اين پايان‌نامه به بررسي ساختارهاي مناسب براي مبدل پيزوالكتريك پرداخته است. در بررسي هاي ارائه شده، ميزان توان توليدي، و تاثيرات ديناميكي ناشي از اضافه شدن سيستم استحصال توان پيزوالكتريك بر روي عملكرد سيستم تعليق در نظر گرفته شده است. ابتدا مدل سيستم‌تعليق خودرو، مدل ميراگر مگنتورئولوژيك، مدل باتري، و مدل پيزوالكتريك در نرم‌افزار سيمولينك متلب پياده‌سازي شده و سپس با نتايج تحليل و تجربي ارائه شده در مقالات صحه‌گذاري شده است. مدل ارائه شده پيزوالكتريك شامل بررسي ساختار و رفتار ارتعاشي پيزواستك در سيستم تعليق است. درنهايت مدل كلي خودرو با در نظر گرفتن تمام مدل ها بصورت يكپارچه توليد شده است. جهت يافتن ساختار بهينه پيزوالكتريك، مطالعه پارامترهاي ابعادي و موادي ساختار پيزوالكتريك پيشنهادي انجام شد و ساختار بهينه معرفي شد. جهت تعيين مكان پيزواستك در سيستم تعليق، چندين چيدمان پيشنهاد شده و بهترين چيدمان با در نظر گرفتن توان الكتريكي و رفتار ديناميكي پيشنهاد شده است. در ادامه، ميراگر مگنتورئولوژيك مناسب به همراه كنترل‌كننده آن براي كاربرد خودرويي پيشنهاد ‌شده است. با توجه به متفاوت بودن سطح ولتاژ توليدي پيزوالكتريك و ورودي باتري، مدار تغيير سطح ولتاژ و شارژ باتري طراحي‌شده و درنهايت مدل يكپارچه ارائه ‌شده‌است. پس از آماده شدن مدل نهايي سيستم، انرژي توليدشده توسط مبدل پيزوالكتريك و انرژي موردنياز ميراگر مگنتورئولوژيك در پاسخ به ورودي‌هاي جاده‌هايي با استاندارد كيفيت C و E مورد بررسي قرارگرفته است و نشان داده شده كه زماني كه خودرو با سرعت 50 متر بر ثانيه در جاده‌اي از گروه E در حال حركت است، حدود 6/18 درصد از مصرف انرژي باتري كاهش مي‌يابد.

1397/06/25

Design and simulation of piezoelectric structure for magnetorheologic damper

3/21/2019 12:00:00 AM

Magnoreological damper is located in the Category of semi-active dampers and is used to improve the car's ride quality. This system requires electrical power. Various methods have been developed for generating power in the car that one of them is use of piezoelectric materials. What is not mentioned in the papers is the use of piezoelectric as a source of power for the use of magnetorheological damper. Due to lack of comprehensive research on this topic, this thesis examines the proper structures for piezoelectric transducers. In the present study, the amount of power generation, and the dynamic effects of adding a piezoelectric energy harvesting system on the suspension system function are considered. At first, the vehicle system model, Magnetorheological damper model, battery model, and piezoelectric model were implemented in the Simulink Matlab software and then verified with the experimental results presented in the papers. The piezoelectric proposed model includes an analysis of the structure and behavior of the piezoelectric vibrator in the suspension system. Finally, the overall car model is integrated with all models. To find the optimal piezoelectric structure, the study of dimensional parameters and the proposed piezoelectric structure materials was performed and an optimal structure was introduced. In order to determine the position of the Piezostack in the suspension system, several layouts proposed and the best layout with regard to electric power and dynamic behavior have been proposed. Subsequently, a suitable magnetoreological damper with its controller for vehicle application is proposed. Due to the difference in piezoelectric voltage level and battery input, the voltage level and battery charging circuit are designed and, finally, an integrated model is presented. After finalizing the final model, the energy generated by piezoelectric transducer and the energy required by the magnetorheologic damper in response to the inputs of roads classes C and E have been examined and it has been shown for vehicle run at 50 m/s on road class E, about 18.6% of battery energy consumption is reduced.