Abstract

  This thesis presents vibration control performances of a magnetorheological (MR) suspension via new control strategy considering hysteresis of the field-dependent damping force of MR shock absorber. A commercial MR shock absorber Delphi MganerideTM which is applicable to high class passenger vehicle is adopted and its field-dependent damping force is experimentally evaluated.
  MR shock absorber has two types of damping force hysteresis behavior. The one is velocity-dependent hysteresis and the other is field-dependent hysteresis. The field is directly connected with control input, so these hysteresis behaviors largely affect the control characteristics of the system.
  To consider the field-dependent hysteresis behavior of MR shock absorber, Preisach hysteresis model is supposed. Preisach hysteresis model is applicable for presenting field-dependent hysteresis behavior of MR shock absorber. Preisach hysteresis model is identified using first order descending (FOD) curves evaluated from experiment.
  Then the Preisach hysteresis compensator (feed-forward compensation strategy) is formulated. Combination of inverse Bingham model and Preisach hysteresis compensator can predict well the field-dependent damping force and hysteresis of MR shock absorber. This algorithm is integrated with linear quadratic regulation (LQR), skyhook and PID feedback controllers for the MR suspension system.
  Control performances with compensator and without compensator of the proposed control strategy for the MR suspension is experimentally evaluated with quarter vehicle test facility.

요약문

  본 논문은 자기유변유체(magnetorheological fluid 이하 MR 유체라 칭함)를 이용한 MR 현가장치에 자기장에 의한 댐핑력 히스테리시스(hysteresis) 현상을 고려한 새로운 제어 이론을 적용하여 자동차 차체(sprungmass)의 진동을 효과적으로 감쇠시키는 방법을 제안한다. 이를 위하여 고급 승용차에 사용되는 상용 MR 쇽 업소버(shock absorber)인 Delphi MagnerideTM을 사용하였고, 이의 자기장에 따른 댐핑력을 실험을 통해 확인하였다.
  MR 쇽 업소버에는 크게 두 가지 댐핑력 히스테리시스 현상이 존재한다. 하나는 속도의 변화에 의한 히스테리시스 현상이며 다른 하나는 자기장의 변화에 의한 히스테리시스 현상이다. 자기장은 제어입력으로 작용하기 때문에 이러한 히스테리시스 현상은 제어성능에 큰 영향을 끼친다.
  MR 쇽 업소버의 자기장에 의한 히스테리시스를 고려하기 위해 프라이작(Preisach) 히스테리시스 모델을 제안한다. 프라이작 히스테리시스 모델은 MR 쇽 업소버의 자기장의 변화에 따른 히스테리시스 현상을 표현하기에 적합한 모델이다. 이러한 프라이작 히스테리시스 모델은 실험을 통해 FOD (first order descending)곡선을 구하여 정의할 수 있다.
  다음으로 MR 쇽 업소버를 위한 앞 먹임 보상 이론으로 프라이작 히스테리시스 보상기를 제안한다. 역 빙햄 모델과 프라이작 히스테리시스 보상기를 이용하여 MR 쇽 업소버의 자기장에 따른 댐핑력 및 히스테리시스를 정확히 추종할 수 있다. 이를 LQR (linear quadratic regulation), skyhook, PID 등의 되먹임 제어기를 비롯한 여러 제어기와 연계하여 보상기를 적용하였을 경우와 적용하지 않았을 경우에 대한 1/4차 MR 현가장치의 진동제어 성능을 고찰한다.