一种磁流变阻尼器逆模型的建模方法及其应用与流程

技术特征：

1.一种磁流变阻尼器逆模型的建模方法，是应用于基于Bouc-Wen模型的变换模型中，所述基于Bouc-Wen模型的变换模型的力学结构是由磁滞元件与第一阻尼元件串联后，分别与弹性元件和第二阻尼元件并联而成；所述基于Bouc-Wen模型的变换模型由式(1)、式(2)和式(3)来描述：

y · = α z c 1 - - - ( 1 ) ]]>

z · = ρ ( - σ | x · - y · | z | z | n - 1 - ( 1 - σ ) ( x · - y · ) | z | n + ( x · - y · ) ) - - - ( 2 ) ]]>

F = c 0 x · + α z + k 0 x + f 0 - - - ( 3 ) ]]>

式(1)中，和z分别表示虚拟状态变量；α表示所述磁流变阻尼器的磁滞系数；c₁表示所述第一阻尼系数；

式(2)中，表示虚拟状态变量z的微分；ρ、σ和n分别为所述基于Bouc-Wen模型的变换模型的磁滞因子；表示所述磁流变阻尼器的相对速度；

式(3)中，F表示所述磁流变阻尼器的可控阻尼力；c₀表示所述第二阻尼系数；k₀表示所述磁流变阻尼器的刚度系数；x表示所述磁流变阻尼器的相对位移；f₀表示所述磁流变阻尼器的初始位移弹性力；其特征所述磁流变阻尼器逆模型的建模方法按如下步骤进行：

步骤1、利用式(4)、式(5)和式(6)分别获得k时刻，所述磁流变阻尼器的第一阻尼系数c₁(k)、第二阻尼系数c₀(k)和磁滞系数α(k)：

c₁(k)＝cI(k)+d (4)

c₀(k)＝aI(k)+b (5)

α(k)＝eI(k)+f (6)

式(4)、式(5)和式(6)中，I(k)表示k时刻所述磁流变阻尼器的励磁电流，c和d分别表示所述第一阻尼系数c₁(k)与所述励磁电流I(k)的拟合系数；a和b分别表示所述第二阻尼系数c₀(k)与所述励磁电流I(k)的拟合系数；e和f分别表示所述磁滞系数α(k)与所述励磁电流I(k)的拟合系数；

步骤2、将式(4)和式(6)代入式(1)，并联立式(2)，获得k时刻的虚拟状态变量z(k)；将所述k时刻的虚拟状态变量z(k)近似为k+1时刻的虚拟状态变量z(k+1)；

步骤3、将式(3)变换为式(7)，再近似获得如式(8)所示的k+1时刻的磁滞系数α(k+1)：

α ( k ) = F ( k ) - c 0 ( k ) x · ( k ) - k 0 x ( k ) - f 0 z ( k ) - - - ( 7 ) ]]>

α ( k + 1 ) = F ( k ) - c 0 ( k ) x · ( k ) - k 0 x ( k ) - f 0 z ( k + 1 ) - - - ( 8 ) ]]>

步骤4、将式(8)代入式(6)，从而获得k+1时刻所述磁流变阻尼器的励磁电流I(k+1)：

I ( k + 1 ) = F ( k ) - c 0 ( k ) x · ( k ) - k 0 x ( k ) - f 0 - z ( k + 1 ) f e z ( k + 1 ) - - - ( 9 ) ]]>

式(9)表示所述磁流变阻尼器的励磁电流与可控阻尼力、相对位移和相对速度的关系式；以所述关系式来描述所述磁流变阻尼器逆模型。

2.一种如权利要求1所述的建模方法建立的磁流变阻尼器逆模型的实现电路，其特征包括：第一模数转换器、第二模数转换器、控制器、数模转换器和位移传感器；

由所述第一模数转换器接收外部输入的可控阻尼力F并传递给所述控制器；

由所述位移传感器传输所述磁流变阻尼器的相对位移x至所述第二模数转换器，并由所述第二模数转换器将所述相对位移x传递给所述控制器；

所述控制器根据所接收到相对位移x进行微分处理，获得所述磁流变阻尼器的相对速度再根据所接收到的可控阻尼力F、以及所述相对速度和相对位移x，利用式(9)计算获得所述磁流变阻尼器的励磁电流I，并将所述励磁电流I传递给所述数模转换器；

所述数模转换器将所述励磁电流I转换为对应的控制电压U并进行输出。

3.一种磁流变阻尼器逆模型的控制电路，其特征包括：如权利要求2所述的磁流变阻尼器逆模型的实现电路、磁流变阻尼器驱动电路和磁流变阻尼器；

所述磁流变阻尼器驱动电路包括：脉宽调制信号发生电路、放大电路、保护电路、电流输出电路和反馈电路；

所述脉宽调制信号发生电路接收所述磁流变阻尼器逆模型的实现电路输出的控制电压U并转换为占空比可控的脉宽调制信号后传递给所述放大电路；

所述放大电路将所述脉宽调制信号进行放大处理后传递给所述电流输出电路；

所述保护电路用于吸收所述电流输出电路中功率管的尖峰电压；

所述电流输出电路根据放大处理后的脉宽调制信号输出励磁电流并提供给所述磁流变阻尼器；

所述反馈电路将所述电流输出电路输出的励磁电流传递给所述脉宽调制信号发生电路；

所述脉宽调制信号发生电路根据所接收到的励磁电流调整所述脉宽调制信号的占空比，从而实现对所述励磁电流的闭环控制。