本發(fā)明涉及磁流變懸置領(lǐng)域，具體涉及基于改進bingham模型建模及參數(shù)辨識的方法、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本質(zhì)特征是在不同磁場作用下懸置的應(yīng)力隨應(yīng)變變化關(guān)系，而該特征可以通過磁流變懸置力學(xué)模型定量地表現(xiàn)出來。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，herschel-bulkley模型來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模型參數(shù)進行了辨識并驗證了模型精度，改進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，改進的bouc-wen模型驗證了改進后的模型在擬合精度和參數(shù)辨識效率上有所提升，改進的herschel-bulkley模型應(yīng)用于剪切式磁流變阻尼器中，改進后的bingham力學(xué)模型驗證了改進后的模型較改進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)模型在表達磁流變液流變特性時，存在一定的不足，如bingham模型雖結(jié)構(gòu)簡單，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)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本發(fā)明通過對適用性最強且最為經(jīng)典的bingham模型進行改進，基于多場耦合仿真結(jié)果，對改進bingham模型中的主要參數(shù)進行辨識，并結(jié)合有限元仿真結(jié)果，評估改進后的bingham模型預(yù)測懸置輸出阻尼力的能力。

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

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

4、應(yīng)用最小二乘法對改進后的bingham模型進行參數(shù)辨識；

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

6、作為進一步的技術(shù)方案，所述方法還包括：在對經(jīng)典bingham模型進行改進前，對所設(shè)計的懸置結(jié)構(gòu)磁路進行電磁仿真分析，并將分析結(jié)果導(dǎo)入進懸置流固耦合分析中得到磁流變懸置多場耦合仿真結(jié)果。

7、作為進一步的技術(shù)方案，所述對所設(shè)計的磁路進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)計工作電流繪制了磁力線和磁感應(yīng)強度的分布圖，根據(jù)磁流變液數(shù)據(jù)，通過多項式擬合確定剪切屈服應(yīng)力、磁流變液粘度與磁感應(yīng)強度之間的聯(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)強度，η為不同磁場下的磁流變液粘度，η0為磁流變液零場粘度。

12、作為進一步的技術(shù)方案，所述將基于改進bingham模型進行磁流變懸置力學(xué)建模還包括：對多場耦合仿真模型進行不同頻率、不同電流下的動剛度仿真得到力-位移曲線，通過導(dǎo)出力-位移曲線來繪制出不同狀態(tài)下的滯回曲線，根據(jù)不同狀態(tài)下的滯回曲線計算出不同頻率及不同電流下的動剛度。

13、作為進一步的技術(shù)方案，所述懸置動特性試驗還包括：將懸置結(jié)構(gòu)的磁流變懸置加工、裝配后進行試驗，在激振頻率固定的情況下，通入直流電流并測取懸置動剛度試驗數(shù)據(jù)。

14、作為進一步的技術(shù)方案，所述應(yīng)用最小二乘法對改進后的bingham模型參數(shù)進行辨識還包括：

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

16、x＝x0sin(2πft)

17、

18、此時，根據(jù)上式，磁流變懸置會產(chǎn)生一個支反力fmr：

19、

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

21、基于多場耦合仿真模型，對懸置進行不同電流、不同頻率下的動特性仿真分析，進而確定懸置的力-位移和力-速度的之間變化關(guān)系，為參數(shù)辨識提供有效的仿真數(shù)據(jù)，運用matlab中的參數(shù)估計器對改進bingham模型中待辨識參數(shù)進行辨識。

22、作為進一步的方案，所述根據(jù)參數(shù)辨識后的bingham模型進行磁流變懸置輸出阻尼力的預(yù)測，還包括：根據(jù)磁流變懸置辨識后的改進bingham模型公式，在simulink中建立一個力學(xué)仿真模型，對力學(xué)仿真模型進行不同頻率和電流下的仿真分析。再將其與多場耦合模型仿真值和bingham模型擬合值進行對比，以驗證該模型的有效性及準確性。

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

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

25、參數(shù)辨識模塊，應(yīng)用最小二乘法對改進后的bingham模型進行參數(shù)辨識；

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

27、根據(jù)本發(fā)明說明書的一方面，提供一種電子設(shè)備，包括：至少一個處理器、至少一個存儲器和通信接口；其中，所述處理器、存儲器和通信接口相互間進行通信；所述存儲器存儲有被所述處理器執(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)明說明書的一方面，提供一種非暫態(tài)計算機讀存儲介質(zhì)，所述非暫態(tài)計算機讀存儲介質(zhì)存儲計算機指令，所述計算機指令使所述計算機執(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)模型可以簡單描述磁流變阻尼器的力學(xué)特性，但對于含有橡膠主簧的磁流變懸置難以描述準確。通過對bingham力學(xué)模型進行改進，并基于懸置多場耦合仿真，對比改進前后模型擬合效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改進后的bingham模型可以很好的描述磁流變懸置的力學(xué)特性。

31、(2)通過最小二乘法對改進bingham模型進行參數(shù)辨識，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表現(xiàn)出的性能特征相符，證明了該辨識方法的有效性。

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