基于modelica的磁流变制动器多领域统一建模与控制优化

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1、硕士学位论文题目:基于Modelica的磁流变制动器多领域统一建模及控制优化研究生原龙昊专业机械设计及理论指导教师李志华教授完成日期2015年11月万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文基于Modelica的磁流变制动器多领域统一建模及控制优化研究生：原龙昊指导教师：李志华教授2015年11月万方数据DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterMulti-domainunifiedsimulationandcontroloptimizationofmagnetorheologicalbrakeBase

2、donModelicaCandidate:Yuan,LonghaoSupervisor:ProfessorLi,zhihuaNovember,2015万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学

3、位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文摘要磁流变制动器（MagnetorheologicalFluidBrake，简称MRbrake）是基于新型材料磁流变液（MagnetorheologicalFluids）而发明的新型制

4、动器。磁流变液在受到外界磁场作用时，可以由牛顿流体状态转化为Bingham塑性体状态，且响应迅速，变化连续、可逆。由于通过改变励磁线圈的电流，即可改变施加的磁场从而控制制动力矩，故磁流变制动器可以很好的和车辆的线控系统进行契合。随着汽车电子控制技术的发展，相对于传统的液压机械制动器，磁流变制动器结构简单，控制方便，响应迅速，具有十分良好的发展前景。传统的单领域仿真分析方法与工具在构建多领域模型时，通常是将各个领域分别进行建模，然后进行集成，这会导致模型系统的耦合性差，从而造成仿真的精度和效率不高等问题，难以胜任复杂机电系统的统一设计分析的要求。本文首次使用多领域统一建模的方法，对磁流变制

5、动器这种典型复杂机电系统进行多领域统一建模与仿真，并在多领域统一模型的基础上，使用响应面法对控制参数进行了优化，克服了采用工具集成的方法所带来的问题，具有创新性。本文将汽车的防抱死系统（ABS）与单盘式磁流变制动器相结合，采用多领域统一建模的方法，构建出其多领域统一模型，并对其进行了性能仿真和设计参数优化。在优化工作的过程中，确定了设计变量和优化目标之间的隐式函数关系，然后运用响应面法对目标函数进行了构建，最后在MWorks软件平台对优化模型进行了优化。本文的主要工作如下：（1）阐述了磁流变液及磁流变器件的发展和现状，对传统机械制动器的特点以及制动性能指标进行了阐述，对多领域统一建模方法

6、和优化设计进行了综述。（2）对磁流变液的多个方面进行了深入分析，从微观上分析了其流变机理，推导出了磁流变液的本构模型，并对其基本工作模式进行了说明。（3）基于MWorks平台，对磁流变制动器机械、电子、流体、控制、磁场等领域进行建模，然后整合各领域模型构建了多领域统一模型。（4）通过制动力矩模型仿真对影响制动力矩的主要参数进行了分析，并与之前工作的实验台数据进行了对比，验证了模型的准确性。（5）采用响应面法，解决了隐式函数优化的模型构建问题，得出了控制参数与制动距离之间的显式函数关系，并进行了优化求解。优化后的控制参数代入模型进行联合仿真，分析了磁流变制动器的制动性能，结果表明制动距离满

7、足国家标准。（6）总结了本文所做的以上工作，指出了工作中需要进一步改进的方面，并展望了今后研究的方向。关键词：磁流变制动器，多领域统一建模，仿真优化，响应面法，ABSI万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文AbstractMagnetorheologicalbrake(MRBrake)isanewtypeofbrakebasedonanewtypeofmaterial--magnetorheologicalfluid(MRFluid)