[发明专利]一种磁流变减振系统动力学建模装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于VMD滤波重构的磁流变减振系统动力学建模装置及方法，所述装置包括磁流变减振系统及振动测试系统；所述磁流变减振系统包括机座、第一弹性元件、第二弹性元件、第一铸铁块、第二铸铁块及偏心激振装置，所述振动测试系统包括变频器、位移传感器及模态分解模块，所述变频器用于控制偏心激振装置的激振频率，所述位移传感器用于获取第一铸铁块的振动位移信号，所述模态分解模块用于基于变分模态分解对获取的振动位移信号进行重构得到重构分析信号，建立重构分析信号的自回归滑动平均模型及自回归模型，选取最优的模型作为磁流变减振系统动力学模型。去除外界激振信号成分，提取体现系统本身特性的重构分析信号。

技术领域

本发明涉及磁流变减振器技术领域，特别涉及一种基于VMD滤波重构的磁流变减振系统动力学建模装置及方法。

背景技术

磁流变液(Magnetorheological Fluid,简称MR流体)属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性，根据这一特性，磁流变液被广泛应用于汽车、振动装备的阻尼器或减振器。研究磁流变减振器的性能对于实际应用有着重要的意义，通常将其安装在振动测试装备上，通过外界施加谐振激励，并改变磁场强度大小，检测其不同工作状态下的振动信号，从信号特征分析其性能变化。现有技术中，通过对砌块成型机上使用的磁流变减振器，模拟砌块机工作原理设计一个振动测试工作台，建立了减振系统的动力学模型，设置了砌块机不同工况条件，检测不同工况条件下的振动位移信号，获得时间序列信号，建立了系统的动力学模型，通过离散系统的ARMA(Autoregressive moving average)模型或AR(Autoregressive)模型与其动力学方程系数对应关系求解系统的动态特性参数，研究动态特性参数随工况条件变化的趋势。然而，外界激振成分是振动的主要能量，以主要信号特征体现出来，导致不同状态间的信号区分度不高，无法很好地体现系统的本质特征，进一步研究有效滤去外界激振信号成分，提取体现系统本身特性的分析信号，提高状态间的信号分辨度是很有必要的。

发明内容

为此，需要提供一种基于VMD滤波重构的磁流变减振系统动力学建模装置及方法，解决解决现有由于外界激振成分是振动的主要能量，导致不同状态间的信号区分度不高，无法很好地体现系统的本质特征的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种基于VMD滤波重构的磁流变减振系统动力学建模装置，包括磁流变减振系统及振动测试系统；

所述磁流变减振系统包括机座、第一弹性元件、第二弹性元件、第一铸铁块、第二铸铁块及偏心激振装置，所述第一弹性元件的一端连接于机座底部，另一端连接于第一铸铁块，所述第二弹性元件的一端连接于机座的底部，另一端连接于第二铸铁块，所述第二铸铁块设置在偏心激振装置的振动台面上，所述第一铸铁块及第二铸铁块之间用于设置被测磁流变减振器；

所述振动测试系统包括变频器、位移传感器及模态分解模块，所述变频器连接于偏心激振装置，用于控制偏心激振装置的激振频率，所述位移传感器用于获取第一铸铁块的振动位移信号，并将获取的位移信号发送至模态分解模块，所述模态分解模块用于基于变分模态分解对获取的振动位移信号进行重构得到重构分析信号，建立重构分析信号的自回归滑动平均模型及自回归模型，选取最优的模型作为磁流变减振系统动力学模型。

进一步优化，所述“基于变分模态分解对获取的振动位移信号进行重构得到重构分析信号”具体包括：

确定变分模态分解的模态数K和惩罚因子M的范围及初始值；

判断模态数K和惩罚因子M是否在设定范围内；

若是，则根据模态数K和惩罚因子M对振动位移信号进行变分模态分解，得到各个分解模态；

对各个分解模块进行快速傅里叶变换，计算各个分解模态的频谱的谐波系数；