本發(fā)明涉及磁流變懸置領(lǐng)域，具體涉及基于改進(jìn)bingham模型建模及參數(shù)辨識(shí)的方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、表征磁流變懸置的一個(gè)本質(zhì)特征是在不同磁場(chǎng)作用下懸置的應(yīng)力隨應(yīng)變變化關(guān)系，而該特征可以通過(guò)磁流變懸置力學(xué)模型定量地表現(xiàn)出來(lái)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，herschel-bulkley模型來(lái)描述磁流變阻尼器轉(zhuǎn)矩與應(yīng)變率之間的關(guān)系，herschel-bulkley模型用于推導(dǎo)出含流動(dòng)慣性的磁流變緩沖器力學(xué)模型，rational-bingham模型利用最小二乘法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)并驗(yàn)證了模型精度，改進(jìn)的雙粘性磁流變液本構(gòu)模型能夠很好地描述減振器的外部性能，改進(jìn)的bouc-wen模型驗(yàn)證了改進(jìn)后的模型在擬合精度和參數(shù)辨識(shí)效率上有所提升，改進(jìn)的herschel-bulkley模型應(yīng)用于剪切式磁流變阻尼器中，改進(jìn)后的bingham力學(xué)模型驗(yàn)證了改進(jìn)后的模型較改進(jìn)前擬合精度得到了大幅度的提升。

3、現(xiàn)有技術(shù)表明，經(jīng)典力學(xué)模型在表達(dá)磁流變液流變特性時(shí)，存在一定的不足，如bingham模型雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但擬合精度不高；herschel-bulkley模型雖擬合精度有所提升，但為三變量模型，計(jì)算比較復(fù)雜；而其它典型力學(xué)模型也存在類似的不足。雖改進(jìn)修正后的力學(xué)模型擬合精度得到了提高，但由于磁流變懸置自身復(fù)雜的流變機(jī)理，目前還沒統(tǒng)一、精確的力學(xué)模型描述其性能，這也導(dǎo)致參數(shù)化模型的建模方法較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本發(fā)明通過(guò)對(duì)適用性最強(qiáng)且最為經(jīng)典的bingham模型進(jìn)行改進(jìn)，基于多場(chǎng)耦合仿真結(jié)果，對(duì)改進(jìn)bingham模型中的主要參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并結(jié)合有限元仿真結(jié)果，評(píng)估改進(jìn)后的bingham模型預(yù)測(cè)懸置輸出阻尼力的能力。

2、根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明書的一方面，提供一種基于改進(jìn)bingham模型建模及參數(shù)辨識(shí)方法，包括以下步驟：

3、根據(jù)磁流變懸置多場(chǎng)耦合仿真和懸置動(dòng)特性試驗(yàn)，在bingham模型中引入彈簧模型，得到改進(jìn)后的bingham模型；

4、應(yīng)用最小二乘法對(duì)改進(jìn)后的bingham模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)；

5、根據(jù)參數(shù)辨識(shí)后的bingham模型進(jìn)行磁流變懸置輸出阻尼力的預(yù)測(cè)，以驗(yàn)證改進(jìn)后的bingham模型。

6、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述方法還包括：在對(duì)經(jīng)典bingham模型進(jìn)行改進(jìn)前，對(duì)所設(shè)計(jì)的懸置結(jié)構(gòu)磁路進(jìn)行電磁仿真分析，并將分析結(jié)果導(dǎo)入進(jìn)懸置流固耦合分析中得到磁流變懸置多場(chǎng)耦合仿真結(jié)果。

7、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述對(duì)所設(shè)計(jì)的磁路進(jìn)行電磁仿真分析還包括：電磁仿真在maxwell軟件中完成，根據(jù)最大設(shè)計(jì)工作電流繪制了磁力線和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布圖，根據(jù)磁流變液數(shù)據(jù)，通過(guò)多項(xiàng)式擬合確定剪切屈服應(yīng)力、磁流變液粘度與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的聯(lián)系，公式如下：

8、τ＝1.09-58.37b+878.68b2-987.21b3

9、bz

10、η＝η0+0.02-1.14b+17.2b2-19.4b3

11、式中，τbz為磁流變液剪切屈服應(yīng)力，b為磁感應(yīng)強(qiáng)度，η為不同磁場(chǎng)下的磁流變液粘度，η0為磁流變液零場(chǎng)粘度。

12、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述將基于改進(jìn)bingham模型進(jìn)行磁流變懸置力學(xué)建模還包括：對(duì)多場(chǎng)耦合仿真模型進(jìn)行不同頻率、不同電流下的動(dòng)剛度仿真得到力-位移曲線，通過(guò)導(dǎo)出力-位移曲線來(lái)繪制出不同狀態(tài)下的滯回曲線，根據(jù)不同狀態(tài)下的滯回曲線計(jì)算出不同頻率及不同電流下的動(dòng)剛度。

13、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述懸置動(dòng)特性試驗(yàn)還包括：將懸置結(jié)構(gòu)的磁流變懸置加工、裝配后進(jìn)行試驗(yàn)，在激振頻率固定的情況下，通入直流電流并測(cè)取懸置動(dòng)剛度試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

14、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述應(yīng)用最小二乘法對(duì)改進(jìn)后的bingham模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)還包括：

15、當(dāng)懸置振幅為x0，做頻率為f的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移和速度如下：

16、x＝x0sin(2πft)

17、

18、此時(shí)，根據(jù)上式，磁流變懸置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)支反力fmr：

19、

20、式中，為仿真數(shù)據(jù)，(fi,cω,kω)為待辨識(shí)參數(shù)，基于仿真數(shù)據(jù)，通過(guò)最小二乘法進(jìn)行求解分析，可獲得改進(jìn)bingham模型的各項(xiàng)參數(shù)值。

21、基于多場(chǎng)耦合仿真模型，對(duì)懸置進(jìn)行不同電流、不同頻率下的動(dòng)特性仿真分析，進(jìn)而確定懸置的力-位移和力-速度的之間變化關(guān)系，為參數(shù)辨識(shí)提供有效的仿真數(shù)據(jù)，運(yùn)用matlab中的參數(shù)估計(jì)器對(duì)改進(jìn)bingham模型中待辨識(shí)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。

22、作為進(jìn)一步的方案，所述根據(jù)參數(shù)辨識(shí)后的bingham模型進(jìn)行磁流變懸置輸出阻尼力的預(yù)測(cè)，還包括：根據(jù)磁流變懸置辨識(shí)后的改進(jìn)bingham模型公式，在simulink中建立一個(gè)力學(xué)仿真模型，對(duì)力學(xué)仿真模型進(jìn)行不同頻率和電流下的仿真分析。再將其與多場(chǎng)耦合模型仿真值和bingham模型擬合值進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證該模型的有效性及準(zhǔn)確性。

23、根據(jù)本說(shuō)明書的一方面，提供一種基于改進(jìn)bingham模型的建模及參數(shù)辨識(shí)系統(tǒng)，包括：

24、模型建立模塊，根據(jù)磁流變懸置多場(chǎng)耦合仿真和懸置動(dòng)特性試驗(yàn)，在bingham模型中引入彈簧模型，得到改進(jìn)后的bingham模型；

25、參數(shù)辨識(shí)模塊，應(yīng)用最小二乘法對(duì)改進(jìn)后的bingham模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)；

26、結(jié)果預(yù)測(cè)模塊，根據(jù)參數(shù)辨識(shí)后的bingham模型進(jìn)行磁流變懸置輸出阻尼力的預(yù)測(cè)，以驗(yàn)證改進(jìn)后的bingham模型。

27、根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明書的一方面，提供一種電子設(shè)備，包括：至少一個(gè)處理器、至少一個(gè)存儲(chǔ)器和通信接口；其中，所述處理器、存儲(chǔ)器和通信接口相互間進(jìn)行通信；所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有被所述處理器執(zhí)行的程序指令，所述處理器調(diào)用所述程序指令，以執(zhí)行所述的方法。

28、根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明書的一方面，提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述的方法。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

30、(1)bingham力學(xué)模型可以簡(jiǎn)單描述磁流變阻尼器的力學(xué)特性，但對(duì)于含有橡膠主簧的磁流變懸置難以描述準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)bingham力學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)，并基于懸置多場(chǎng)耦合仿真，對(duì)比改進(jìn)前后模型擬合效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的bingham模型可以很好的描述磁流變懸置的力學(xué)特性。

31、(2)通過(guò)最小二乘法對(duì)改進(jìn)bingham模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，發(fā)現(xiàn)磁流變懸置的可控阻尼力隨電流增大而增大，在1a時(shí)磁流變液逐漸趨于飽和狀態(tài)；等效剛度隨頻率增大而增大；等效粘度阻尼隨外加頻率的增大而呈現(xiàn)指數(shù)型降低，此特征與懸置仿真和試驗(yàn)表現(xiàn)出的性能特征相符，證明了該辨識(shí)方法的有效性。

32、(3)改進(jìn)后的bingham模型相較于其它參數(shù)模型，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變量少，參數(shù)辨識(shí)快，擬合精度高等優(yōu)點(diǎn)，為磁流變懸置開展性能優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)搭建、控制方法研究提供參考依據(jù)。