磁流变阻尼试验及阻尼预测的仿生控制研究

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1、学校代码：10255学号：2160751磁流变阻尼试验及阻尼预测的仿生控制研究RESEARCHONMAGNETO-RHEOLOGICALDAMPINGTESTANDDAMPINGPREDICTIONBASEDONBIONICCONTROL作者姓名：张松松专业名称：机械工程校内老师：吕宏展校外导师：曹友强答辩日期：2018年5月30日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。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。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文

2、不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不

3、保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注严纪琴教授级高工答辩委员会主席太平洋机电（集团）王生泽教授答辩委员会委员东华大学岳晓丽教授答辩委员会委员东华大学甘学辉教授答辩委员会委员东华大学陈慧敏副教授答辩委员会委员东华大学冯培讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文摘要磁流变阻尼试验及阻尼预测的仿生控制研究摘要磁流变液是一种新型的电磁性智能材料，采用这种智能材料作为工质制作的机电器件——磁流变阻尼器，受到了减振领域研究者

4、们的广泛关注。随着磁流变技术的发展，磁流变阻尼器在仿生假肢减振，桥梁建筑结构减振，高端汽车悬架减振等多领域都有着一定的应用，而在这些实际的工程应用中迫切需要能实现实时计算的控制系统来对磁流变阻尼器的输出阻尼力进行精确地控制。近十年随着计算机计算速度不断地提升以及数据量不断地积累，人工智能技术得到了快速的发展，其中的机器学习算法和神经网络算法在处理非线性问题上优势非常的明显。本文从实际应用出发，以试验数据为基础，提出一种能实现对磁流变阻尼器输出阻尼力实时控制的仿生控制系统，然后利用机器学习方法来搭建系统中的控

5、制算法，最后通过仿真来进一步验证计算系统的控制精度。具体的研究内容包含以下几个方面：（1）在对现有的磁流变阻尼器数学模型以及控制算法的优缺点进行细致分析后，总结出可以通过对磁流变阻尼器各物理参数的实时控制来实现对阻尼器输出阻尼力的实时控制。在此基础上提出一种以电流控制算法为核心的磁流变阻尼仿生控制系统，并将对输入电流的预测视为分类问题，利用k-近邻算法来实现阻尼器输入电流的控制。（2）以RD-8040-1单筒式磁流变阻尼器为试验对象，搭建多功I东华大学硕士学位论文摘要能电子式阻尼器试验台并进行阻尼器的性能参

6、数试验，分别对阻尼器的示功特性和速度特性进行了数据采集、测试结果分析，并对试验所获得的数据按照算法的需求进行预处理。（3）基于试验所获得的数据，在Python语言环境下分别利用BP神经网络和k-近邻算法来建立阻尼器电流预测控制算法。在本文的试验对象，试验方法上所得到的试验数据基础上，根据本文所设定的BP神经网络结构，参数的前提下，通过交叉验证得出本文中所建立的BP神经网络对电流的预测精度不如本文所提出的k-近邻算法。（4）利用所建立的磁流变阻尼器正模型，将两种控制算法所预测的控制电流及对应测试样本的速度、位

7、移数据导入到所建立的神经网络正模型进行仿真，通过仿真来定量计算出两种控制算法的电流预测误差对阻尼器输出阻尼力的影响。关键词：磁流变阻尼器；控制系统；机器学习；k-近邻算法；神经网络II东华大学硕士学位论文ABSTRACTRESEARCHONMAGNETO-RHEOLOGICALDAMPINGTESTANDDAMPINGPREDICTIONBASEDONBIONICCONTROLABSTRACTMagneto-rheologicalfluid(MRF)isanewkindofelectromagneticsm

8、artmaterial,andmagneto-rheologicaldamper(MRD)whichisanelectromechanicaldevicebyusingthiskindofsmartmaterialastheworkingmedium,hasreceivedextensiveattentionfromresearchersinthefieldofvibrationreduction.Withthe