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    科学基金推动磁流变基础研究走向应用

    日期 2008-01-08   来源:科学时报   作者:张双虎  【 】   【打印】   【关闭

      “这是项应用基础研究,目前项目还在进行当中,虽然从基础理论到实际应用还有些距离,但我希望这一研究将来能在我国探月工程中发挥作用。”重庆大学光电工程学院教授余淼对《科学时报》记者说:“按照我国的探月工程规划,二期工程中要将探测器送到月球上,这些仪器都是非常精细的,如何保证这些仪器在月球着陆时不被撞坏,可能就会应用到磁流变控制技术。”

      根据有关规划,我国将在2020年前,分3步完成对月球的无人探测;第一步是对月球进行环绕遥感探测;第二步要在月球表面软着陆,实现月球车或机器人在月球上登陆,并在月球表面进行自动巡视考察;第三步,探测器不但要降落在月球表面,而且要从月球采集样品送回地球供人们研究。

      这3个步骤被人们形象地称为“绕”、“落”、“回”三部曲。目前,绕月和相关的遥感探测都进行得非常顺利,二期探月工程也进入人们的视线。余淼介绍说,他目前正在研究的国家自然科学基金课题是“基于磁流变技术的探月机器人着陆缓冲控制”。国内在这方面的研究还比较少,可能涉及一些技术秘密,国外的相关报道也不多。“我曾承担过一项国家自然科学基金青年科学基金项目,那个项目也是关于磁流变控制技术的研究,虽然和现在的研究在应用上有很大差异,但为我现在的研究作了很好的铺垫。”

      2005年初,余淼申请到自己的第一个国家自然科学基金项目时,他带领的汽车磁流变悬架智能控制课题组还是一支由刚毕业留校的博士和研究生组成的科研团队,平均年龄只有31岁。在国家自然科学基金的资助下,仅一年之后,这个年轻的团队就在基于动觉智能图式理论的汽车磁流变半主动悬架仿人智能控制器设计原理和实现方法研究上取得了一系列成果。2006年,余淼承担的“基于动觉智能图式的汽车磁流变半主动悬架仿人智能控制器研究”结题时,被基金委组织的验收专家评为优秀项目。

      目前,汽车普遍采用由弹性元件和阻尼元件组成的被动悬架系统,这种悬架系统是针对特定的路面状况和汽车运行状况设计的,难以解决安全性和舒适性之间的矛盾,在不断变化的工况和不确定的载荷下,其减震性能非常有限。

      “随着人们对汽车安全性、舒适性的要求不断提高,智能悬架技术逐渐被应用于车辆设计中。”余淼说:“这项研究的一个亮点就是将汽车视为快速移动的智能机器人。我们采用4个可实时调节阻尼特性的磁流变(MR)阻尼器作为执行元件,运用基于动觉智能图式的仿人智能理论设计出汽车磁流变半主动悬架控制器。当汽车在转弯时,这种磁流变半主动悬架就会对汽车内外轮转速进行控制。当汽车前轮遇到颠簸时,控制器就会记住颠簸位置,对后轮进行调整,从而提高汽车的高速机动性,缓和地面不平引起的冲击震动,稳定车辆行驶姿态。”

      据介绍,这一成果包含了磁流变材料制备、阻尼器件设计制造、测控系统开发、系统集成等全套具有完全自主知识产权的关键技术,其中磁流变减震器通过了200万次疲劳试验,超过了汽车减震器相关国家标准。

      “这一技术尽管具有一定的技术和价格优势,但就商业化而言还存在一些问题。因为高端车型往往更注重安全性和舒适性,在目前汽车行业价格战越来越激烈的时候,尽管采用智能悬架技术的价格并不贵,但低端车型还很少采用。”余淼说:“而目前大多数高端品牌都是引进国外的技术和生产线,我们的自主品牌往往走的是大众路线。目前我们已与重庆长安和海南马自达合作,将这一技术应用在两款国内自主品牌的概念车上。”