Luận Án Tiến Sĩ Về Mô Hình Hóa và Điều Khiển Hệ Thống Giảm Chấn Cho Máy Giặt Cửa Trước

Luận án tiến sĩ nghiên cứu thiết kế mô hình hóa và điều khiển hệ thống giảm chấn cho máy giặt cửa trước sử dụng vật liệu thông, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

2022

177
2
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

CẢM TẠ

TÓM TẮT

1. MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục đích nghiên cứu

1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu

1.4. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

1.7. Cấu trúc của luận án

2. CHƯƠNG 1: CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

2.1. Các nghiên cứu về kiểm soát rung động của máy giặt

2.1.1. Phương pháp thứ nhất: kiểm soát sự cân bằng của khối lồng giặt để triệt tiêu nguồn gốc gây ra rung động

2.1.2. Phương pháp thứ hai: rung động của máy giặt được loại bỏ nhờ vào hệ thống giảm chấn

2.2. Các nghiên cứu về mô hình của giảm chấn

2.2.1. Nhóm thứ nhất: các mô hình giả tĩnh

2.2.2. Nhóm thứ hai: các mô hình động lực học

2.3. Các nghiên cứu về hệ thống điều khiển giảm chấn

2.4. Tính cấp thiết của đề tài

2.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

2.6. Mục đích và đối tượng nghiên cứu

2.7. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu

2.8. Phương pháp nghiên cứu

3. CHƯƠNG 2: HỢP KIM NHỚ HÌNH (SMA) VÀ LƯU CHẤT TỪ BIẾN (MRF)

3.1. Hợp kim nhớ hình (SMA)

3.1.1. Hiệu quả nhớ hình (SME)

3.1.2. Đặc tính giả đàn hồi

3.1.3. Ứng xử của bộ phát động lò xo SMA

3.2. Lưu chất từ biến (MRF)

3.2.1. Đặc tính lưu biến của MRF

3.2.2. Phân tích dòng chảy MRF trong khe hở và tính toán lực giảm chấn

3.2.3. Tính toán từ trường cho các thiết bị MRF

3.2.3.1. Phương pháp giải tích
3.2.3.2. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)

3.2.4. Phương pháp tối ưu hóa thiết kế của giảm chấn MRF

3.3. Mô hình động lực học của máy giặt

3.3.1. Sự truyền dẫn lực từ khối lồng giặt sang khung máy

3.3.2. Tính toán lực giảm chấn cần thiết cho máy giặt

4. CHƯƠNG 3: GIẢM CHẤN HỢP KIM NHỚ HÌNH

4.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn SMA

4.2. Mô hình hóa giảm chấn SMA

4.2.1. Đặc tính lò xo SMA

4.2.2. Thiết kế giảm chấn SMA

4.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn SMA

4.4. Mô hình trễ phi tuyến của giảm chấn SMA

4.5. Thử nghiệm trên máy giặt cửa trước

5. CHƯƠNG 4: GIẢM CHẤN LƯU CHẤT TỪ BIẾN

5.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn MRF

5.2. Mô hình hóa giảm chấn MRF

5.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn MRF

5.4. Mô hình trễ phi tuyến của giảm chấn MRF

5.4.1. Thiết lập mô hình

5.4.2. Kết quả và nhận xét

5.5. Hệ thống kiểm soát rung động của máy giặt lắp giảm chấn MRF

5.5.1. Thiết kế hệ thống

5.5.2. Kết quả và nhận xét

6. CHƯƠNG 5: GIẢM CHẤN LƯU CHẤT TỪ BIẾN TỰ ĐÁP ỨNG

6.1. Giảm chấn MRF tự cấp năng lượng

6.1.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn MRF tự cấp năng lượng

6.1.2. Mô hình hóa giảm chấn MRF tự cấp năng lượng

6.1.2.1. Bộ phận thu thập năng lượng (EH)
6.1.2.2. Bộ phận giảm chấn MR

6.1.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn MRF tự cấp năng lượng

6.1.3.1. Hiệu năng bộ phận thu thập năng lượng
6.1.3.2. Hiệu năng giảm chấn dưới từ trường không đổi
6.1.3.3. Khả năng tự đáp ứng lực giảm chấn

6.1.4. Cải tiến giảm chấn MRF tự cấp năng lượng với 4 cuộn dây cảm ứng

6.2. Giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình

6.2.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình

6.2.2. Mô hình hóa giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình

6.2.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

7. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU KHOA HỌC VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Tài liệu có tiêu đề Mô Hình Hóa và Điều Khiển Hệ Thống Giảm Chấn Cho Máy Giặt Sử Dụng Vật Liệu Thông Minh trình bày một nghiên cứu sâu sắc về việc áp dụng các vật liệu thông minh trong hệ thống giảm chấn của máy giặt. Tài liệu này không chỉ mô tả các phương pháp mô hình hóa và điều khiển mà còn nhấn mạnh lợi ích của việc sử dụng vật liệu thông minh, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của máy giặt. Độc giả sẽ tìm thấy những thông tin hữu ích về cách thức mà công nghệ này có thể nâng cao trải nghiệm người dùng và tiết kiệm năng lượng.

Để mở rộng kiến thức của bạn về các ứng dụng công nghệ tương tự, bạn có thể tham khảo tài liệu Mô hình hóa và điều khiển hế độ phóng nạp ủa siêu tụ điện ứng dụng ho ô tô điện, nơi khám phá cách mô hình hóa và điều khiển trong lĩnh vực ô tô điện. Ngoài ra, tài liệu Control of surge in centrifugal compressors by active magnetic bearings  theory and implementation cũng cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc kiểm soát surge trong máy nén, một khía cạnh quan trọng trong công nghệ giảm chấn. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về các ứng dụng công nghệ tiên tiến trong ngành công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÙI QUỐC DUY THIẾT KẾ, MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GIẢM CHẤN CHO MÁY GIẶT CỬA TRƯỚC SỬ DỤNG VẬT LIỆU THÔNG MINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÙI QUỐC DUY THIẾT KẾ, MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GIẢM CHẤN CHO MÁY GIẶT CỬA TRƯỚC SỬ DỤNG VẬT LIỆU THÔNG MINH NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT - 9520101 Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. Nguyễn Quốc Hưng Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Mai Đức Đãi Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lý lịch khoa học LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Bùi Quốc Duy Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 07/03/1985 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Quê quán: Tp. Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: Giảng viên Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 166/5/5 đường Lê Lợi, phường 3, quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại cơ quan: 0283 894 0390 Điện thoại nhà riêng: 098 429 7286 Fax: Không E–mail: buiquocduy@iuh. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 09/2003 đến 01/2008 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Ngành học: Kỹ thuật chế tạo Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống sản xuất ván ép dùng trong xây dựng Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 01/2008, Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM Người hướng dẫn: TS. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 09/2008 đến 11/2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Tên luận văn: Thiết kế các cơ cấu và chi tiết máy theo độ tin cậy Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 27/08/2010, Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hữu Lộc 3. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 10/2015 đến 04/2021 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lý lịch khoa học Tại (trường, viện, nước): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Tên luận án: Thiết kế, mô hình hóa và điều khiển hệ thống giảm chấn cho máy giặt cửa trước sử dụng vật liệu thông minh Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Quốc Hưng, TS. Mai Đức Đãi Ngày & nơi bảo vệ: 2022, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh, TOEFL ITP 553 5. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Kỹ sư cơ khí ngành Kỹ thuật chế tạo; số bằng BB07178/20KH2/2005, cấp ngày 24 tháng 03 năm 2008 tại Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM Thạc sĩ kỹ thuật ngành Công nghệ chế tạo máy; số bằng BM00066/27KH2/2011, cấp ngày 27 tháng 10 năm 2011 tại Trường Đại học Bách khoa Tp. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường 10/2009 đến nay Giảng viên Đại học Công nghiệp Tp. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: Tạp chí ISI 1. Development of a magnetorheological damper with self–powered ability for washing machines. Applied Sciences, Vol. A new self–adaptive magneto–rheological damper for washing machines. Smart Materials and Structures, Vol. A new hysteresis model for magneto–rheological dampers based on Magic Formula. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lý lịch khoa học 4. Dynamic modeling of MR dampers based on quasi–static model and Magic Formula hysteresis multiplier. Engineering Structures, Vol. Tạp chí Scopus 5. Development of a new clutch featuring MR fluid with two separated mutual coils. Lecture Notes in Electrical Engineering, Vol. Design and evaluation of a shear–mode MR damper for suspension system of front–loading washing machines. Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. Design and testing of a new shear–mode magneto–rheological damper with self–power component for front– loaded washing machines. Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. Design and experimental evaluation of a novel damper for front–loaded washing machines featuring shape memory alloy actuator and wedge mechanism. Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. Design and hysteresis modeling of a new damper featuring shape memory alloy actuator and wedge mechanism. Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. A new approach for dynamic modeling of magneto– rheological dampers based on quasi–static model and hysteresis multiplication factor. Mechanisms and Machine Science, Vol. Development of a novel self–adaptive shear–mode magneto–rheological shock absorber for motorcycles. Mechanisms and Machine Science, Vol. Tạp chí khác 12. Designing, manufacturing and testing the cycling training system featuring magnetorheological brake. Applied Mechanics and Materials, Vol. iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lý lịch khoa học 13. Hysteresis investigation of shear–mode MR damper for front–loaded washing machine. Applied Mechanics and Materials, Vol. Design and simulation of a new self–adaptive MR damper for washing machines featuring shear–mode and radial permanent magnets. Science and Technology Development Journal, Vol. Hội nghị khoa học 15. Design and evaluation of a bidirectional magnetorheological actuator for haptic application. The 2016 International Conference on Advanced Technology and Sustainable Development, Ho Chi Minh City, Vietnam, 2016, pp. Design of a self–power magneto–rheological damper in shear mode for front–loaded washing machine. Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển, Da Nang City, Vietnam, 2019, pp. A control system for MR damper– based suspension of front–loaded washing machines featuring magnetic induction coils and phase–lead compensator. The 1st International Conference on Advanced Smart Materials and Structures, Ho Chi Minh City, Vietnam, 2021, pp. Ngày 18 tháng 03 năm 2022 Người khai ký tên (Đã ký) Bùi Quốc Duy iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 03 năm 2022 (Ký tên và ghi rõ họ tên) (Đã ký) Bùi Quốc Duy v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Cảm tạ CẢM TẠ Với tình cảm chân thành, trước tiên cho phép tôi gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, các thầy cô trong Ban Giám hiệu và các phòng ban chức năng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban lãnh đạo và các thầy cô trong Khoa Kỹ thuật Xây dựng đã truyền đạt những kiến thức quý báu, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Đặc biệt, tôi không bao giờ quên công ơn to lớn của hai thầy hướng dẫn khoa học, PGS. Nguyễn Quốc Hưng và TS. Mai Đức Đãi, những người đã luôn đồng hành cùng tôi, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và khích lệ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Xin cho phép tôi bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn đến các thầy cô phản biện khoa học và các thầy cô trong Hội đồng bảo vệ luận án đã dành thời gian đọc, góp ý và hướng dẫn chỉnh sửa để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện tốt hơn. Cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình đã luôn đồng hành, giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình thực hiện luận án. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, luận án không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Tôi rất mong nhận được sự thông cảm, chỉ dẫn và ý kiến đóng góp của các chuyên gia, nhà khoa học, của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn! vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tóm tắt TÓM TẮT Luận án nghiên cứu và phát triển hệ thống giảm chấn bán chủ động sử dụng vật liệu thông minh (hợp kim nhớ hình và lưu chất từ biến) để có thể hạn chế tốt rung động của máy giặt cửa trước. Nhờ khả năng điều chỉnh linh hoạt đặc tính hoạt động theo kích thích ngoài, hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống giảm chấn vật liệu thông minh được cải thiện đáng kể. Hướng nghiên cứu của luận án bao gồm các nội dung chính sau: − Nghiên cứu một giảm chấn mới dùng hợp kim nhớ hình (SMA): thiết kế và mô hình hóa hiện tượng trễ phi tuyến của giảm chấn. − Nghiên cứu một giảm chấn mới dùng lưu chất từ biến (MRF): thiết kế, nhận dạng hiện tượng trễ và xây dựng một mô hình động lực học tham số mới dự đoán ứng xử của giảm chấn. − Thiết kế hệ thống điều khiển bán chủ động cho giảm chấn. − Phát triển hai giảm chấn MRF tự đáp ứng với kích thích ngoài: giảm chấn MRF tự cấp năng lượng và tự kích hoạt bằng hành trình. − Đánh giá thực nghiệm các giảm chấn trên máy giặt cửa trước mẫu. Sự đóng góp sáng tạo của đề tài nghiên cứu gồm có: 1. Các giảm chấn mới kiểu trượt sử dụng vật liệu thông minh SMA và MRF; 2. Mô hình động lực học tham số mới có thể dự đoán chính xác hiện tượng trễ phi tuyến của các giảm chấn; 3. Hệ thống điều khiển giảm chấn với kết cấu đơn giản và chi phí thấp; 4. Giảm chấn MRF tự cấp năng lượng có khả năng tự đáp ứng với kích thích ngoài để điều chỉnh mức giảm chấn hợp lý mà không cần bất kỳ sự điều khiển nào; 5. Sự phát triển của một giảm chấn MRF tự đáp ứng mới với khả năng kích hoạt bằng hành trình, có chi phí thấp và sở hữu đặc tính giảm chấn phụ thuộc chuyển vị rất phù hợp với điều kiện vận hành của máy giặt. Trước tiên, luận án trình bày tổng quan về hệ thống treo của máy giặt cửa trước và các loại giảm chấn vật liệu thông minh. Dựa trên mô hình giả tĩnh và phương trình vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tóm tắt động lực học của khối lồng giặt, các giảm chấn vật liệu thông minh được mô hình hóa. Vật liệu thông minh thứ nhất được nghiên cứu là SMA. SMA có khả năng ghi nhớ hình dạng gốc và trở về hình dạng này khi được cấp nhiệt, qua đó tạo ra một lực phát động lớn. Giảm chấn SMA được thiết kế, chế tạo mẫu và thử nghiệm trên một hệ thống kiểm tra đặc tính.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ