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磁流变液制动器(Magnetorheological fluid brake,MRF brake)是以磁流变液为工作介质,利用其流变特性开发的新型制动器。这种制动器具有结构简单、反应迅速、制动转矩可由外加磁场连续控制等优点,使其在工程领域具有广泛的应用前景。针对目前磁流变液制动器制动转矩较小、控制较复杂等问题,本文开展了如下几个方面的研究:(1)介绍了磁流变液制动器设计的基本理论,确定了磁流变液制动器的工作模式、结构形式和励磁线圈的安装方式,建立了磁流变液制动器制动转矩计算模型。针对增大制动转矩的要求,本文从磁畴理论和轴向挤压-剪切力学模型两了方面对磁流变液轴向挤压力学特性做了进一步分析,之后确定了该制动器主要零部件材料类型,最终设计了最大制动转矩为8N·m的可轴向挤压的磁流变液制动器,并对其主要参数、密封方式、挤压方式进行了详细分析与设计。(2)介绍了电磁场的基本理论,对所设计的磁流变液制动器进行了电磁场有限元仿真分析,并进行了实验测试;搭建了磁流变液制动器性能测试实验台,开展了零磁场空载特性、制动转矩调节特性、制动恒转矩特性、动态响应特性和轴向挤压特性实验研究。(3)根据磁流变液制动器轴向挤压制动转矩控制的特点,设计了基于常规PID、果蝇优化PID和改进果蝇优化PID控制的制动转矩控制策略,并对三种控制器进行了仿真分析。仿真结果表明:相比于常规PID和果蝇优化PID控制器,改进果蝇优化PID控制器响应速度更快,到达稳定状态的时间更短且无超调,整个过程平稳且无随机跳跃,具有更好的动态响应特性。(4)搭建了磁流变液制动器轴向挤压制动转矩控制实验台,对实验台的硬件和软件设计进行了详细介绍,开展了制动转矩控制实验研究。研究结果表明:常规PID、果蝇优化PID和改进果蝇优化PID控制对磁流变液制动器轴向挤压制动转矩控制均有效果,但相比于常规PID和果蝇优化PID控制,改进果蝇优化PID控制的效果更好。