Hysteresis modeling, identification and control for magnetorheological actuators

Abstract

ENG- With the well-developed levels of science and technology, there has been a significant increase in the daily needs for higher comfort and higher safety on either private automobiles or public transportation. The objective and sometimes subjective feelings of comfort and stability work as the key metrics in the perspective of the evaluation of overall vehicle performance. Within the suspension system, shock absorbers play a crucial role in enhancing passengers’ satisfaction, in particular, the magneto-rheological (MR) dampers known due to their superior comfort and performance characteristics. However, the effectiveness of MR dampers is influenced not only by their performance envelopes but also by the employed control strategies. It has been shown that the integration of advanced control strategies with optimized models can significantly enhance the performance and comfort levels provided by MR dampers, such that delivers a more refined and satisfying ride experience for passengers. In this dissertation, the author presents a modified Bouc-Wen model designed to address the issues of force roll-off effects that are present in traditional Bouc-Wen models, including Spencer’s enhanced Bouc-Wen model. While Spencer’s model already mitigates force roll-off and reduces inertial effects at lower velocities, it remains heavily dependent on accurately identified parameters and is computationally intensive. However, it should be noted that the inertial effects were not comprehensively analyzed in this study due to the limited range of frequencies tested. The results of comparing testing data against the predictions delivered of the proposed promised the accuracy of the proposed modified Bouc-Wen model

CAT- Amb els alts nivells de desenvolupament científic i tecnològic, s’ha produït un augment significatiu en les necessitats diàries de major confort i seguretat, tant en els automòbils privats com en el transport públic. Les sensacions objectives i de vegades subjectives de confort i estabilitat actuen com a mètriques clau en la perspectiva de l’avaluació del rendiment global del vehicle. Dins del sistema de suspensió, els amortidors tenen un paper fonamental en la millora de la satisfacció dels passatgers, en particular els amortidors magnetoreològics (MR), coneguts per les seves característiques superiors de confort i rendiment. No obstant això, l’efectivitat dels amortidors MR està influïda no només pels seus límits de rendiment sinó també per les estratègies de control emprades. S’ha demostrat que la integració d’estratègies de control avançades amb models optimitzats pot millorar significativament el rendiment i els nivells de confort proporcionats pels amortidors MR, oferint així una experiència de conducció més refinada i satisfactòria per als passatgers.

En aquesta tesi, l’autor presenta un model Bouc-Wen modificat dissenyat per abordar els problemes d’efectes de reducció de força presents en els models Bouc-Wen tradicionals, inclòs el model Bouc-Wen millorat de Spencer. Tot i que el model de Spencer ja mitiga la reducció de força i redueix els efectes inercials a velocitats baixes, continua sent altament dependent de la identificació precisa dels paràmetres i requereix una gran càrrega computacional. No obstant això, cal assenyalar que els efectes inercials no es van analitzar de manera exhaustiva en aquest estudi a causa del rang limitat de freqüències provades. Els resultats de la comparació entre les dades d’assaig i les prediccions del model proposat van demostrar l’exactitud del model Bouc-Wen modificat