[发明专利]一种磁流变液阻尼器阻尼力的非参数动力学计算方法

摘要

本发明公开了一种磁流变液阻尼器阻尼力的非参数动力学计算方法，根据实验或者工程所得的“阻尼力‑速度”曲线，对其滞环特性的复杂程度调整多项式模型次数，将实际曲线分为正加速度(上升段)和负加速度(下降段)两部分，通过对这两部分曲线的分别拟合，保证了模型在“阻尼力‑速度”曲线上的拟合准确性；根据高次多项式出现Runge现象的两端区域，则使用Bingham力学模型拟合，在保证精度的基础上降低模型次数；结合使用多项式模型和Bingham力学模型，对传统单一使用多项式模型和Bingham力学模型进行改良，保证了模型的拟合精度，同时避免高次多项式Runge现象的产生，从而实现对“阻尼力‑速度”特性曲线进行更好地拟合的目的。

主权项

1.一种磁流变液阻尼器阻尼力的非参数动力学计算方法，其特征在于：根据所得的“阻尼力‑速度”曲线，对其滞环特性的复杂程度调整多项式模型次数，将实际曲线分为正加速度和负加速度两部分，正加速度对应上升段，负加速度对应下降段；通过对这两部分曲线的分别拟合，保证模型在“阻尼力‑速度”曲线上的拟合准确性；使用Bingham力学模型拟合消除高次多项式出现Runge现象的两端区域；所述方法的具体步骤如下：步骤1，用多项式模型拟合磁流变液阻尼器“阻尼力‑速度”滞环曲线的低速区域，将实际曲线分为正加速度和负加速度两部分，对这两部分曲线分别拟合，以提高模型对“阻尼力‑速度”滞环曲线的拟合精度；多项式模型输出阻尼力为：式中，ai——阻尼力模型中多项式的系数；v——阻尼器的振动速度；n——多项式的次数；F——阻尼器输出阻尼力；bik——I与ai关系中的待辨识系数；N——待辨识系数多项式次数；k——待辨识多项式系数的次数；I——控制电流；步骤2，根据实际阻尼器“阻尼力‑位移”及“阻尼力‑速度”曲线的复杂程度选取多项式模型次数n，且n≥6；对于待辨识系数多项式次数N，可根据多项式模型次数n选取，得到系数ai与控制电流I之间的关系的一种计算方法；步骤3，使用Bingham力学模型拟合磁流变液阻尼器“阻尼力‑速度”滞环曲线两端的高速区域，避免Runge振荡现象的产生；Bingham模型输出阻尼力为：F＝fysgn(v)+c0v+f0式中，F——磁流变液阻尼器输出阻尼力；fy——库仑阻尼力，与控制电流有关；c0——粘滞阻尼系数；v——振动速度；f0——由补偿器产生的力；其中，库伦阻尼力fy和粘滞阻尼系数c0为待辨识参数，采用递推最小二乘法辨识出几组电流值下的fy与c0值；对于库仑阻尼力fyfy＝fyaI+fyb式中，fya——待辨识库仑阻尼力；fyb——控制电流为0时的库仑阻尼力；粘滞阻尼系数c0表达式为：c0＝c01I+c02式中，c01——待辨识粘滞阻尼系数；c02——控制电流为0时的粘滞阻尼系数；步骤4，Bingham‑多项式模型下的阻尼力计算式变为式中——阻尼器的振动加速度；v1——下降段曲线负拐点的速度；v2——上升段曲线负拐点的速度；v3——下降段曲线正拐点的速度；v4——上升段曲线正拐点的速度；fuy1——上升段曲线低速段的库仑阻尼力；cu1——上升段曲线的多项式系数；aui——上升段曲线的粘滞阻尼系数；fuy2——上升段曲线高速段的库仑阻尼力；cu2——上升段曲线高速段的粘滞阻尼系数；fdy1——下降段曲线高速段的库仑阻尼力；cd1——下降段曲线高速段的粘滞阻尼系数；adi——下降段曲线的多项式系数；fdy2——下降段曲线低速段的库仑阻尼力；cd2——下降段曲线低速段的粘滞阻尼力系数。