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基于Modelica的磁流变制动器多领域统一建模及控制优化
| 论文题名： | 基于Modelica的磁流变制动器多领域统一建模及控制优化 |
| 关键词： | 汽车工程;磁流变制动器;多领域统一建模法;防抱死系统;控制参数 |
| 摘要： | 磁流变制动器（Magnetorheological Fluid Brake，简称MR brake）是基于新型材料磁流变液（Magnetorheological Fluids）而发明的新型制动器。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。 |
| 作者： | 原龙昊 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 李志华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 杭州电子科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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