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磁流变液作为一种智能材料在无外加磁场时粘度很低，保持Newton流体特性；而在磁场作用下，磁性颗粒在载液中迅速形成链状结构，使磁流变液具有一定的屈服强度，呈现Bingham流体特性。磁流变阻尼器（MRD）利用这一特性在军事、汽车、桥梁振动控制等工程领域得到了应用。但现有MRD综合性能和动力学模型精度制约了其在工程领域的广泛应用，由于工程中普遍存在的温度变化、阻尼液沉淀、泄漏、电流不稳等非稳定问题进一步影响了MRD在现有工程减振系统的控制精度。因此，本文针对目前MRD多目标优化设计和动力学建模研究，结合非稳定工况对MRD的影响，对MRD结构优化和提高建模精度问题进行深入研究，论文主要工作如下：
（1）为提高MRD多项式动力学模型精度，提出基于粒子群优化算法的多项式模型建模方法。搭建MRD试验平台，利用测得的力学特性数据，辨识并对比分析了传统多项式与Chebyshev多项式模型；运用PSO算法，结合拉格朗日插值方程和实测数据优化插值节点，经MATLAB/Simplify函数化简，构建多项式动力学模型；研究优化插值节点的PSO算法流程及主要步骤。研究表明，在常规工况下，12阶PSO优化多项式模型无Runge振荡现象，并且比同阶Chebyshev模型平均累积相对误差降低47%，建模精度大幅提高。
（2）为平衡MRD阻尼间隙磁感应强度，提出并推导了阻尼间隙磁感应强度一致性（CMDG）优化目标函数。以应用于跨海大桥斜拉索的SG-MRD60型磁流变阻尼器为研究对象，以活塞直径、活塞杆直径、线圈槽长度、线圈槽深度、缸体厚度和侧翼活塞厚度为结构优化变量，通过建立阻尼器异向电流励磁等效磁路模型，推导磁流变阻尼器磁路性能计算公式，结合磁流变阻尼器平板力学模型，提出综合优化目标函数和优化算法流程。以MRD阻尼力、可调范围、响应时间和CMDG为优化目标，利用MATLAB多目标优化开源平台PlatEMO对磁流变阻尼器综合性能作进一步优化研究。有限元仿真结果表明，优化后的MRD阻尼间隙磁感应强度均匀，满足优化设计要求。
（3）针对台架试验中MRD温升不均的非稳定现象，研究了MRD工作中缸体内部产生涡电流的机理。结合MRD工作原理和活塞结构，并根据理论模型，推导了MRD工作中常见的故障因素对MRD动力学特性的影响；根据MRD内部结构，提出了等效涡电流仿真模型，通过建立等效仿真磁路模型，确定仿真模型参数，并运用ANSYS Maxwell软件进行涡电流仿真分析。结果表明，当MRD在电流2A频率不大于2Hz工况下工作时，MRD缸体内涡电流生热功率较小，对MRD温升影响不大。但当工作频率超过2Hz时，涡电流生热功率将显著增大，会对MRD性能造成一定影响。
（4）针对长期恶劣环境工况中MRD工作时出现的温度变化、泄漏非稳定现象，提出一种MRD在线神经网络动力学建模方法。基于故障工况下非稳定工况MRD试验数据，辨识了MRD神经网络仿真模型。结合MRD半主动控制系统，利用电流数据储存表，探究了数据存储表的在线更新建模方法。通过故障模拟函数和状态过渡函数对MRD试验数据进行故障模拟，并应用数据存储表进行在线仿真与建模研究。结果表明，数据存储表仅能部分应对MRD非稳定突变带来的动力学性能跟踪，无法应对MRD缓慢的动力学非稳定变化。
（5）为改善MRD在电流不稳定工况下的动力学性能，提出一种内置永磁体的MRD结构。依据SG-MRD60内部结构尺寸，通过离散化结构参数，获得全部设计方案。以提高复合结构MRD综合性能为优化目标，建立性能评价体系。根据等效磁路模型，整理性能指标函数，结合模糊综合评价法，筛选最优设计方案。仿真结果表明，新复合结构MRD在2A电流且无永磁体磁场工况下，平均力学性能提高9.6%；在0A电流工况下阻尼间隙磁感应强度为0.296T，磁场分布均匀。±2A电流对阻尼间隙磁感应强度调节范围为-58.4%到+59.1%，满足工程应用需要。
（1）为提高MRD多项式动力学模型精度，提出基于粒子群优化算法的多项式模型建模方法。搭建MRD试验平台，利用测得的力学特性数据，辨识并对比分析了传统多项式与Chebyshev多项式模型；运用PSO算法，结合拉格朗日插值方程和实测数据优化插值节点，经MATLAB/Simplify函数化简，构建多项式动力学模型；研究优化插值节点的PSO算法流程及主要步骤。研究表明，在常规工况下，12阶PSO优化多项式模型无Runge振荡现象，并且比同阶Chebyshev模型平均累积相对误差降低47%，建模精度大幅提高。
（2）为平衡MRD阻尼间隙磁感应强度，提出并推导了阻尼间隙磁感应强度一致性（CMDG）优化目标函数。以应用于跨海大桥斜拉索的SG-MRD60型磁流变阻尼器为研究对象，以活塞直径、活塞杆直径、线圈槽长度、线圈槽深度、缸体厚度和侧翼活塞厚度为结构优化变量，通过建立阻尼器异向电流励磁等效磁路模型，推导磁流变阻尼器磁路性能计算公式，结合磁流变阻尼器平板力学模型，提出综合优化目标函数和优化算法流程。以MRD阻尼力、可调范围、响应时间和CMDG为优化目标，利用MATLAB多目标优化开源平台PlatEMO对磁流变阻尼器综合性能作进一步优化研究。有限元仿真结果表明，优化后的MRD阻尼间隙磁感应强度均匀，满足优化设计要求。
（3）针对台架试验中MRD温升不均的非稳定现象，研究了MRD工作中缸体内部产生涡电流的机理。结合MRD工作原理和活塞结构，并根据理论模型，推导了MRD工作中常见的故障因素对MRD动力学特性的影响；根据MRD内部结构，提出了等效涡电流仿真模型，通过建立等效仿真磁路模型，确定仿真模型参数，并运用ANSYS Maxwell软件进行涡电流仿真分析。结果表明，当MRD在电流2A频率不大于2Hz工况下工作时，MRD缸体内涡电流生热功率较小，对MRD温升影响不大。但当工作频率超过2Hz时，涡电流生热功率将显著增大，会对MRD性能造成一定影响。
（4）针对长期恶劣环境工况中MRD工作时出现的温度变化、泄漏非稳定现象，提出一种MRD在线神经网络动力学建模方法。基于故障工况下非稳定工况MRD试验数据，辨识了MRD神经网络仿真模型。结合MRD半主动控制系统，利用电流数据储存表，探究了数据存储表的在线更新建模方法。通过故障模拟函数和状态过渡函数对MRD试验数据进行故障模拟，并应用数据存储表进行在线仿真与建模研究。结果表明，数据存储表仅能部分应对MRD非稳定突变带来的动力学性能跟踪，无法应对MRD缓慢的动力学非稳定变化。
（5）为改善MRD在电流不稳定工况下的动力学性能，提出一种内置永磁体的MRD结构。依据SG-MRD60内部结构尺寸，通过离散化结构参数，获得全部设计方案。以提高复合结构MRD综合性能为优化目标，建立性能评价体系。根据等效磁路模型，整理性能指标函数，结合模糊综合评价法，筛选最优设计方案。仿真结果表明，新复合结构MRD在2A电流且无永磁体磁场工况下，平均力学性能提高9.6%；在0A电流工况下阻尼间隙磁感应强度为0.296T，磁场分布均匀。±2A电流对阻尼间隙磁感应强度调节范围为-58.4%到+59.1%，满足工程应用需要。