امروزه کاهش ارتعاشات وارده به خودرو از جانب نوسانات جاده به سیستم تعلیق، یکی از مهمترین اهداف شرکتهای خودروسازی است. معمولاً سیستم تعلیق بر اساس نوع کاربری خودرو و مشخصات ثابت، طراحی می شود. بدیهی است که با فاصله گرفتن از نقاط طراحی و با اعمال ورودی های مختلف، عملکرد آن از حالت بهینه خارج می شود. تعلیق های نیمه فعال با تغییر خواص خود، این امکان را به وجود می آورند تا با اعمال یک کنترل مناسب، نقاط طراحی شناوری به وجود آیند و سیستم تعلیق همواره در شرایط بهینه باشد. مسئله مورد بررسی در این پژوهش، کاهش ارتعاشات وارده به سرنشین خودرو به وسیله میراگر مغناطیسی از طرف ناهمواری های جاده می باشد. از فرضیات مورد استفاده در این پژوهش، شبیه سازی مدل دو سیستم تعلیق خودرو و استخراج مدل ریاضی برای میراگر مغناطیسی مورد ¼ درجه آزادی نظر می باشد. ورودی سیستم تحریک از پایه و یک بار به صورت تصادفی و بار دیگر به صورت دو ناهمواری میباشد که حکم سرعتگیر جاده را برای سیستم تعلیق خودرو دارد. روند حل مسئله بدین صورت است که مدل سیستم تعلیق و مدل میراگر مغناطیسی در نرم افزار متلب شبیه سازی شده و با اعمال ورودی مشخص به سیستم و به کارگیری روش کنترلی مناسب در دو حالت کنترلر فعال و غیرفعال، نتایج ارتعاشات وارده به سرنشین به دست آمده است. هم خودرو نیز انجام شد و نتایج به دست ¼ چنین آزمایش تجربی بر روی سیستم تعلیق مدل آمده از این روش با نتایج روش های شبیه سازی شده، مقایسه گردید. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که شدت ارتعاشات وارده به سرنشین در حالت کنترل شده نسبت به حالت کنترل نشده به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.
مقدمه

   افزایش راحتی سرنشین ، ایمنی و سهولت رانندگی از مسائلی می باشند که به شدت مورد توجه صنایع خودروسازی جهان قرار گرفته اند . برای افزایش راحتی سرنشین، باید شتاب عمودی خودرو که ناشی از نوسانات جاده ای است، محدود گردد. از طرف دیگر برای افزایش قابلیت فرمانپذیری خودرو، تایر باید حداکثر تماس ممکن با سطح جاده را داشته باشد. بنابراین طراحی سیستم تعلیقی که بتواند رابطه خوبی بین معیارهای متضاد برقرار کند و هر کدام را تا حد قابل قبولی ارضا نماید، دارای اهمیت بسیاری است. از مکانیزم هایی که در سال های اخیر به میزان گسترده ای مورد مطالعه قرارگرفته است، میراگر با سیال کنترل شونده توسط میدان مغناطیسی میباشد که ویسکوزیته سیال، در آن قابل تغییر است . تغییر در ویسکوزیته، باعث تغییر سختی و تنش تسلیم این میراگرها شده و میزان جذب انرژی آنها را در هر لحظه کم و زیاد می کند . این نوع از میراگرها نسبت به اعمال میدان مغناطیسی، عکس العمل نشان می دهند و به دلیل سادگی، محدوده عمل گسترده و عدم نیاز به منابع انرژی خارجی، مورد توجه قرارگرفته اند. دمپر با سیال ویسکوزیته متغیر، یکی از اجزای اصلی در وسایل نقلیه به عنوان جذب کننده ارتعاشات در محیط های مختلف میباشد. این نوع میراگرها نمونهای از تقابل ساده و سریع بین کنترل الکترونیکی و سیستم های مکانیکی هستند. یکی از طرحهای موجود، استفاده از نوعی سیال به نام Magneto-Rheological است که با عنوان مختصر شده MR شناخته میشود. این سیال ترکیبی از روغن با مقداری ذرات بسیار ریز آهن است. هنگامیکه این سیال درون یک میدان مغناطیسی قرار میگیرد، ذرات ریز آهن تحت تأثیر میدان مغناطیسی به صورت زنجیرهای به هم چسبیده درمی آیند. این در یک راستا قرار گرفتن و منظم شدن ذرات آهن باعث ایجاد دیوارهای سخت و افزایش ویسکوزیته سیال می شود.

شکل (1) تغییر جهت گیری ذرات سیال MR در حضور میدان مغناطیسی

   ساختمان این کمک فنر بسیار شبیه به کمک فنرهای میدان مغناطیسی مورد ،MR معمولی است. در میراگرهای نیاز به وسیله چند کویل کوچک در اطراف پیستون کمک فنر ایجاد میشود؛ به طوریکه در زمان عبور سیال از کنار پیستون میدان مغناطیسی ایجاد شده در آن مقطع کمک فنر ویسکوزیته سیال را افزایش داده و باعث کند شدن حرکت سیال از میان پیستون می شود. همین امر افزایش ضریب میرایی را نیز به همراه خواهد داشت. این سیالات میتوانند در زمانی که تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار دارند به صورت برگشت پذیری، فوراً از حالت مایعی جاری به نیمه جامدی با استحکام و مقاومت قابل نظارت تغییر حالت دهند. در غیاب میدان مغناطیسی این سیالات به صورت قابل انتظار، رفتاری نزدیک به سیالات نیوتنی MR دارند. اولین حق ثبت اختراع در رابطه با تکنولوژی که به دهه 1940 باز می گردد، مربوط به شخصی به نام جانکوب رابینو است. در دهه 1980 و 1990 محققان برای شروع به توسعه و عملی شدن قابلیت تجاری سیالات MR کارکردند و کم کم این محصول وارد بازار شد. در  سالهای اخیر، استفاده از سیالات MR در راستای کاهش ارتعاشات ناخواسته موضوع بسیاری از تحقیقات، نظیر محافظت کردن از ساختمانها در مقابل زلزله، سیستم تعلیق خودروها، حرکت ارتعاشی کابل ها، جاذب های دینامیکی قابل تنظیم برای سازه های منعطف و بسیاری از سیستم های دیگر بوده است.

 شکل ( 2) نمونهای از دمپر MR

Stanway و همکارانش برای اولین بار مدل بینگهام را MR استفاده کردند. آنها با بررسی تغییرات تنش تسلیم سیال MR یک رابطه ریاضی برای نیروی تولیدی دمپر پیشنهاد دادند. این مدل نمیتوانست رفتار غیرخطی و هیسترزیس دمپر را به MR خوبی بیان کند. و Wereley همکارانش در سال 1998 مدل پارامتری ویسکوالاستیک-پلاستیک را که مبتنی بر قوانین سیالات است، به کار گرفتند. Bouc و همکارش Wenمدل پارامتری بر پایه مدل هیسترزیس ارائه کردند که به بوك- ون مشهور بوده و بر پایه پارامترهای فیزیکی مانند سفتی و میرایی به دست آمده است. این مدل میتوانست تا حدودی خاصیت هیسترزیس دمپر را بیان کند ولی باز دقت آن خیلی مطلوب نبود. Spencer و همکارانش در سال 1997 مدل بوك-ون را توسعه دادند. آنها این مدل را تحت ورودی های مختلف تست و با مدل بینگهام و مدل بوك-ون ساده مقایسه کردند. نتایج نشان داد که دقت مدل پیشنهادی مخصوصاً در ناحیه سرعت پایین بسیار بهتر است. مدل های شبکه عصبی و فازی، مدلهای غیر پارامتری هستند که قابلیت بیان رفتار این سیستم ها را دارند.