[發(fā)明專利]磁流變阻尼器等效線性阻尼系數(shù)解析模型建模方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310502951.4 | 申請日： | 2013-10-23 |
| 公開（公告）號： | CN103514380B | 公開（公告）日： | 2017-02-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳恩偉;郭耀輝;夏增強;陸益民;劉正士;王勇;包猛 | 申請（專利權(quán)）人： | 合肥工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G06F19/00 | 分類號： | G06F19/00 |
| 代理公司： | 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101 | 代理人： | 何梅生 |
| 地址： | 230009 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 流變 阻尼 等效 線性 系數(shù) 解析 模型 建模 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于機械系統(tǒng)動力學建模及振動控制領(lǐng)域。具體涉及一種磁流變阻尼器等效線性阻尼系數(shù)解析模型建模方法。
背景技術(shù)
磁流變阻尼減振器是一種新型的結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、阻尼力連續(xù)可調(diào)的半主動減振裝置，經(jīng)過近幾十年的研究發(fā)展，其越來越廣泛地應(yīng)用在車輛工程、建筑以及橋梁等結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上。目前，磁流變阻尼減振器的力學模型可以分為兩類：參數(shù)化模型和非參數(shù)化模型。參數(shù)化模型主要有：Bingham模型、非線性雙粘性模型、修正的Bouc_Wen模型、修正的Dahl模型、現(xiàn)象模型等，這些基本上都是由結(jié)構(gòu)復雜的非線性方程構(gòu)成，雖能較好地描述磁流變阻尼器的性能，但求解困難，制約了磁流變阻尼器的應(yīng)用。非參數(shù)化模型主要有：多項式模型、Sigmoid模型等半幾何模型以及利用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和黑箱理論等建立的智能化模型。多項式模型在激勵條件改變后，需更新模型參數(shù)，不利于實時控制；Sigmoid模型待辨識參數(shù)較多，且不能較好地描述磁流變阻尼器的性能；而智能化模型理論復雜，并需要大量的訓練數(shù)據(jù)，難以在線實現(xiàn)。亟待開展結(jié)構(gòu)簡單，宜于應(yīng)用的磁流變阻尼器力學模型相關(guān)研究工作。
由于磁流變阻尼減振器自身力學性能具有非線性，加上磁流變阻尼減振器使用工況的復雜性，磁流變阻尼器的阻尼力是時變的，其等效線性阻尼系數(shù)也是時變的。實時在線識別磁流變阻尼減振器的等效線性阻尼系數(shù)具有重要的意義。利用等效線性阻尼系數(shù)建立磁流變阻尼器等效動力學模型，可以簡化控制系統(tǒng)，有利于系統(tǒng)控制的實時性；并且對分析安裝有磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了便利；此外，利用磁流變阻尼器等效線性阻尼系數(shù)隨時間在同等工況下的改變可以對磁流變阻尼器的壽命進行預測和判定。
磁流變阻尼減振器的等效線性阻尼系數(shù)與三個參數(shù)，即輸入電壓、位移激勵振幅以及激勵頻率等因素有關(guān)。目前，求解磁流變阻尼減振器等效線性阻尼主要用能量法。能量法的原理為：將阻尼器在給定電流以及給定的工況下循環(huán)運行若干周期后，根據(jù)實際消耗的能量以及等效線性阻尼器消耗的能量相等，計算該工況下的等效線性阻尼系數(shù)。這種方法的局限性在于，只能獲得單一工況下的等效線性阻尼系數(shù)等。當工況（即輸入電壓、位移激勵振幅以及激勵頻率）改變后，需要進行重新計算。能量法計算量大，繁瑣，不適合實時在線獲得磁流變阻尼減振器的等效線性阻尼系數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種磁流變阻尼器等效線性阻尼系數(shù)解析模型建模方法，以避免能量法的局限性，為磁流變阻尼減振器建立表征其固有特征的等效線性阻尼系數(shù)解析模型。該模型耦合輸入電壓、位移激勵振幅以及激勵頻率，能隨著阻尼器工況的改變而實時、在線地調(diào)節(jié)其等效線性阻尼系數(shù)。進而可以簡化應(yīng)用磁流變阻尼減振器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力學模型的構(gòu)造，獲得系統(tǒng)時變的動態(tài)特性，便于振動控制；同時能精確控制系統(tǒng)的等效線性阻尼；還能對磁流變阻尼減振器的性能狀態(tài)進行監(jiān)測。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明磁流變阻尼器等效線性阻尼系數(shù)解析模型建模方法的特點是按如下過程進行：
步驟一：獲取樣本數(shù)據(jù)，應(yīng)用MTS力學測量系統(tǒng)對需要建立等效線性阻尼系數(shù)解析模型的磁流變阻尼器進行力學性能實驗；分別改變磁流變阻尼器的輸入電壓V、正弦位移激勵振幅X以及激勵頻率Ω來獲得不同的工況，其中，輸入電壓V有L個元素，正弦位移激勵振幅X有M個元素，激勵頻率Ω有N個元素，共獲得L×M×N組不同工況的實驗數(shù)據(jù)；測量獲取不同工況下，在時間段T內(nèi)，磁流變阻尼器桿件的位移時間曲線x(t)和阻尼力時間曲線f(t)；
步驟二：計算不同工況下等效線性阻尼系數(shù)Ceq，對不同工況下實驗得到的位移時間曲線x(t)進行微分獲得磁流變阻尼器桿件的運動速度時間曲線則由式(1)獲得磁流變阻尼器在對應(yīng)工況下的等效線性阻尼系數(shù)Ceq為：
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G06F 電數(shù)字數(shù)據(jù)處理
G06F19-00 專門適用于特定應(yīng)用的數(shù)字計算或數(shù)據(jù)處理的設(shè)備或方法
G06F19-10 .生物信息學，即計算分子生物學中的遺傳或蛋白質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法或系統(tǒng)
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G06F19-14 ..用于發(fā)展或進化的，例如：進化的保存區(qū)域決定或進化樹結(jié)構(gòu)
G06F19-16 ..用于分子結(jié)構(gòu)的，例如：結(jié)構(gòu)排序，結(jié)構(gòu)或功能關(guān)系，蛋白質(zhì)折疊，結(jié)構(gòu)域拓撲，用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的藥靶，涉及二維或三維結(jié)構(gòu)的
G06F19-18 ..用于功能性基因組學或蛋白質(zhì)組學的，例如：基因型–表型關(guān)聯(lián)，不均衡連接，種群遺傳學，結(jié)合位置鑒定，變異發(fā)生，基因型或染色體組的注釋，蛋白質(zhì)相互作用或蛋白質(zhì)核酸的相互作用
