[發明專利]一種建立描述磁流變阻尼器磁滯行為的新參數模型的方法

在審

• 申請號: 202211208215.3
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115563767A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 張廣;陳俊宇;張晉寧;張征;孫敏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/12;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 湯明

本發明涉及智能材料領域，尤其是涉及一種建立描述磁流變阻尼器中磁流變液磁滯行為的新參數模型的方法。所提出的參數模型根據磁流變液的滯后響應得到，首先根據LAOS實驗，得到磁流變液的滯回曲線，通過改變振幅、頻率、電流得到多組數據。使用遺傳算法確定模型參數，采用均方根誤差作為評價標準，并將建模結果與Bouc?Wen模型和Dahl模型進行比較。結果表明，所提參數模型可以高精度地預測磁流變液的磁滯現象，對于捕捉滯回曲線中應變軟化/硬化特性具有良好的效果。最后，通過擬合不同電流下的參數值實現參數識別。完成了模型構建中從提出到驗證的整個流程，形成了整套方法論。本發明所提參數模型也將為實際應用中磁流變阻尼器的半主動控制提供理論指導。

技術領域

本發明涉及智能材料以及汽車配件領域，尤其是涉及一種建立描述磁流變阻尼器磁滯行為的新參數模型的方法。

背景技術

磁流變液作為一種新型智能材料，屬流動性可控的新型流體，是智能材料中研究較為活躍的一支。在外部無磁場時呈現低粘度的牛頓流體特性。在外加磁場時呈現為高粘度、低流動性的賓漢流體。液體的粘度大小與磁通量存在對應關系。這種轉換能耗低、易于控制、響應迅速。這為磁流變液在阻尼器的工程應用中提供了非常有力的條件。

而磁流變液在不同的電流、振幅、頻率的情況下，其滯后響應會表現出顯著的非線性，且在一定的條件下將具有應變硬化和應變軟化的特性。雖然磁流變液可以在阻尼器的工程應用中發揮價值，但是在實際的工程應用之前需要對磁流變液的動態非線性滯后行為進行建模以指導生產。因此，為充分發揮磁流變液的工程應用價值，簡化相應的控制器，首先應開發一種簡單、可靠、有效的磁流變液力學性能模型。

而傳統的磁流變液力學性能模型可分為參數模型和非參數模型。對于非參數模型的構建而言，現階段大多數采用人工智能算法進行求解。Yu等人基于人工神經網絡提出了一種非參數模型，用于描述MRE隔離器中力-位移滯后的響應。對于參數模型而言，Bouc-Wen于1971年由Bouc提出，于1976年由Wen改進的參數模型是最經典的模型，模型通過微分方程的形式來描述應變硬化特性和力與位移之間的非線性關系。Spencer等人提出了改進的Bouc-Wen模型來描述廣泛輸入范圍內的滯后響應。Kwok等人提出了一種非對稱Bouc-Wen模型，以徹底捕捉零速度位置處磁滯響應的非對稱現象。Dahl利用微分方程提出了Dahl模型來描述具有摩擦效應時的滯回曲線。

在參數模型中，對于參數識別過程而言，需要選擇合適的算法。Kwok等人采用遺傳算法對非對稱Bouc-Wen模型進行參數識別。結果表明，利用遺傳算法得到的參數能夠很好地描述磁流變阻尼器的滯回特性。Boukhtache等利用模擬退火算法確定了硅鐵片J-A磁滯模型的參數，預測結果與試驗數據吻合良好。Yu等人利用粒子群優化算法進行了參數識別，結果吻合較好。

本發明的目的是提供一種建立描述磁流變阻尼器磁滯行為的新參數模型的方法。通過在不同電流、頻率、振幅的條件下得到滯回曲線，并將曲線中所示特性進行分解，用以建立新的參數模型，并利用遺傳算法對參數進行了優化，以均方根誤差作為評價標準。然后對外加電流與參數之間的關系進行了研究和推廣，以滿足工程應用的需要。

發明內容

針對現有建模技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種建立描述磁流變阻尼器磁滯行為的新參數模型的方法，為磁流變液在半主動控制的應用提供理論基礎。

由于在描述磁流變阻尼器磁滯行為的新參數模型中，因為磁流變液在磁場存在時受高低頻影響會呈現出不同的應變硬化/軟化特性，針對這一滯后響應行為，為滿足磁流變液工程應用中能達到半主動控制的要求，需要構建一新型模型來預測其復雜的磁滯行為。故本發明通過改進傳統的參數模型，以提高模型預測精度，為磁流變液在工程應用領域提供理論指導基礎，將提出一種新的參數模型用以描述磁流變液在磁流變阻尼器應用中的磁滯行為，特別是針對于捕捉在磁場存在時高頻率下可能存在的應變硬化現象。

為了實現上述目的，本發明實施提供的技術方案如下：