Semi-active vibration control of horizontal seat suspension by using magneto-rheological damper

Igor Maciejewski, Tomasz Krzyżyński, Sebastian Pecolt, Sebastian Chamera
2019 Journal of Theoretical and Applied Mechanics  
Article citation info: Maciejewski I, Pecolt S, Krzyżyński T, Markiewicz W. Controlling the vibration of a seat suspension system with the use of a magneto-rheological damper. The Archives of Automotive Engineering -Archiwum Motoryzacji. 2017; 77(3): 85-95, http://dx. Summary 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
more » ... 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 semiactive 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. Streszczenie 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: sterowanie drganiami, zawieszenie siedziska, tłumik magneto-reologiczny
doi:10.15632/jtam-pl/104593 fatcat:esqqa5jhwrambk5fbckcvdqgga