磁流变阻尼器等效线性阻尼系数解析模型建模方法

摘要

本发明公开了一种磁流变阻尼器等效线性阻尼系数解析模型建模方法，其特征是：通过MTS力学测量系统实验获取磁流变阻尼器的样本数据，利用磁流变阻尼器一个周期耗散能量计算不同工况的磁流变阻尼器等效现行阻尼系数，采用线性拟合和幂函数拟合构造磁流变阻尼器的三个独立工况参数分别与等效线性阻尼系数的关系，通过耦合计算得到耦合了三个独立工况参数的磁流变阻尼器等效线性阻尼系数的解析模型，采用最小二乘伪逆方法利用试验样本数据对等效线性阻尼系数解析模型的待辨识参数进行辨识。本发明可用于建立磁流变阻尼器等效动力学模型，可用于安装有磁流变阻尼器结构系统的稳定性分析，也可用于磁流变阻尼器的性能状态的预测和判定。

主权项

1.一种磁流变阻尼器等效线性阻尼系数解析模型建模方法，其特征是按如下过程进行：步骤一：获取样本数据，应用MTS力学测量系统对需要建立等效线性阻尼系数解析模型的磁流变阻尼器进行力学性能实验；分别改变磁流变阻尼器的输入电压V、正弦位移激励振幅X以及激励频率Ω来获得不同的工况，其中，输入电压V有L个元素，正弦位移激励振幅X有M个元素，激励频率Ω有N个元素，共获得L×M×N组不同工况的实验数据；测量获取不同工况下，在时间段T内，磁流变阻尼器杆件的位移时间曲线x(t)和阻尼力时间曲线f(t)；步骤二：计算不同工况下等效线性阻尼系数C_eq，对不同工况下实验得到的位移时间曲线x(t)进行微分获得磁流变阻尼器杆件的运动速度时间曲线则由式(1)获得磁流变阻尼器在对应工况下的等效线性阻尼系数C_eq为：$C_{\mathrm{eq}}=\frac{E}{\mathrm{\pi \Omega }{X}^2}---\left(1\right)$式(1)中，E为磁流变阻尼器往复运动一个周期所耗散的能量，并有步骤三：构造数学关系，对于所述L×M×N组的不同工况下的输入电压V、正弦位移激励振幅X和激励频率Ω三个参数，分别固定其中两个，变化第三个参数，得到等效线性阻尼系数C_eq分别单独与每个参数的关系曲线；利用所得关系曲线的形状，根据形状相似的原则，对等效线性阻尼系数C_eq和输入电压V采用式(2)所示线性拟合，对等效线性阻尼系数C_eq和正弦位移激励振幅X采用式(3)所示幂函数拟合，对等效线性阻尼系数C_eq和激励频率Ω采用式(4)所示幂函数拟合：C_eq=a₁V+b₁       (2)C_eq=c₁X^-1+d₁       (3)C_eq=e₁Ω^-1+g₁         (4)式(2)、式(3)和式(4)中，ɑ₁、b₁、c₁、d₁、e₁和g₁为模型过渡参数；步骤四：构造解析模型，根据输入电压V、正弦位移激励振幅X以及激励频率Ω三个参数的独立性，将步骤三中的式(2)、式(3)和式(4)进行耦合计算，得到等效线性阻尼系数C_eq的解析模型如式(5)所示：C_eq=(a₂V+b₂)(h(XΩ)^-1+j)      (5)式(5)中：ɑ₂、b₂、h、j为模型过渡参数；记为：A=a₂h；B=a₂j；C=b₂h；D=b₂j，则有：$C_{\mathrm{eq}}=A\frac{V}{\mathrm{X\Omega }}+\mathrm{BV}+C\frac{1}{\mathrm{X\Omega }}+D---\left(6\right)$式(6)中，A、B、C、D为待辨识参数；步骤五：对待辨识参数A、B、C、D进行参数辨识：应用MTS力学测量系统对需要建立等效线性阻尼系数解析模型的磁流变阻尼器进行力学性能试验，用正弦信号作为位移激励信号，改变输入电压V、正弦位移激励振幅X以及激励频率Ω这三个参数以获得不同工况下的试验样本数据，输入电压V有L₁个元素，正弦位移激励振幅X有M₁个元素，激励频率Ω有N₁个元素，共获得L₁×M₁×N₁组试验样本数据，利用所述实验样本数据采用最小二乘伪逆法实现待辨识参数A、B、C、D的参数辨识。