CN104765289B - 一种磁流变液负载模拟器的控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁流变液负载模拟器的控制系统及其控制方法，包括微控制器、驱动模块、磁流变液负载模拟器、电流检测模块、转速反馈模块、电源模块，所述微控制器通过增量式数字PID控制算法控制磁流变液负载模拟器中励磁线圈的电流大小，使得磁流变液负载模拟器输出相应的阻尼力，且由转速反馈模块所采集的转速信号来评判该磁流变液负载模拟器的负载模拟情况，从而完成对恒转矩负载、恒功率负载、通风机型负载的模拟控制，系统设计简单，开发周期短，易于维护，控制精度高。

Description

一种磁流变液负载模拟器的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及磁流变液负载模拟器，具体涉及一种磁流变液负载模拟器的控制系统及其控制方法。

背景技术

负载模拟器技术主要是为了研究加载对象而产生的一种技术。随着社会经济、科技、能源等领域的发展，新的需求不断涌现，其中就包括对新产品的研究和测试，负载模拟技术在这一背景下不断发展起来。

针对目前已有的电液、电动、液压负载模拟器，其自身较高的动态刚度和复杂的控制策略使得负载的动态和时变特性受到了很大限制，不能很好地满足控制系统的要求。电气负载的动态、时变特性较好，控制策略也较简单，但要实现复杂负载的模拟需要设计相对复杂的电气电路，从而导致负载模拟器的开发周期较长，负载模拟器的维护工作也受到了极大限制。

发明内容

本发明提供了一种磁流变液负载模拟器的控制系统及其控制方法，包括微控制器、驱动模块、磁流变液负载模拟器、电流检测模块、转速反馈模块、电源模块，所述微控制器通过增量式数字PID控制算法控制磁流变液负载模拟器中励磁线圈的电流大小，使得磁流变液负载模拟器输出相应的阻尼力，且由转速反馈模块所采集的转速信号来评判该磁流变液负载模拟器的负载模拟情况，从而完成对恒转矩负载、恒功率负载、通风机型负载的模拟控制，系统设计简单，开发周期短，易于维护，控制精度高，以解决现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

一种磁流变液负载模拟器的控制系统，设置有磁流变液负载模拟器，该磁流变液负载模拟器包括缸筒、设置在所述缸筒内部的阻尼圆筒、与所述阻尼圆筒连接的传动轴以及绕制在所述阻尼圆筒上的励磁线圈，所述阻尼圆筒与所述缸筒的侧壁均由导磁材料制成，所述传动轴分别从所述缸筒的两端向外伸出，所述缸筒与阻尼圆筒的工作间隙内填充有磁流变液，在缸筒的两端设置有用于密封所述磁流变液的密封机构，其关键在于：还包括微控制器、驱动模块、电流检测模块、转速反馈模块以及电源模块，其中：

所述微控制器的PWM输出端口产生PWM信号给所述驱动模块，该驱动模块输出驱动电流至所述磁流变液负载模拟器中的励磁线圈中，该励磁线圈还与所述电流检测模块相连，所述电流检测模块的输出端接入微控制器的AD采样端，所述转速反馈模块用于获取所述传动轴的转速信号并送入所述微控制器中，所述微控制器接收所述AD采样端的输入值并通过增量式数字PID控制算法控制所述磁流变液负载模拟器中励磁线圈的电流大小，使得所述磁流变液负载模拟器输出响应的阻尼力，且由所述转速反馈模块所采集的转速信号来评判该磁流变液负载模拟器的负载模拟情况。

为了充分利用了磁流变液负载模拟器励磁线圈外的区域，让磁通穿过更多的磁流变液，来改善负载模拟器的阻尼/体积比，在不增大负载模拟器体积的情况下增大了阻尼力矩，使得负载模拟器结构更加紧凑有效，本发明中磁流变液负载模拟器引入了曲线形磁通路径的设计，在所述缸筒的侧壁上设置有N个外隔磁环，N为大于或等于1的整数，在所述阻尼圆筒上的励磁线圈的外侧套设有N+1个内隔磁环，且所述N+1个内隔磁环紧贴所述励磁线圈并与所述N个外隔磁环错落分布，使得所述励磁线圈形成曲线形磁通路径。

现有技术中通常采用O型密封圈来密封磁流变液，为了解决长时间运行时就会导致O型密封圈的过度磨损，以致负载模拟器漏液，不能正常运行，使用寿命大幅降低的技术问题，本发明的磁流变液负载模拟器引入磁流变液自密封技术，即所述磁流变液负载模拟器的密封机构为密封套，该密封套的内壁开设有环形的凹槽，在所述凹槽中套有环形磁铁，在所述密封套与传动轴之间的工作间隙中填充磁流变液。

为了采集磁流变液负载模拟器中传动轴的转速信号以便评判该磁流变液负载模拟器的负载模拟情况，所述磁流变液负载模拟器通过联轴器与电机相连，所述转速反馈模块接收该电机的转速信号并转换为所述微控制器所需的单端信号。

作为一种选优的技术方案，所述转速反馈模块包括差分信号接收芯片和异或门芯片，所述差分信号接收芯片接收该电机的转速信号，并转化为单端信号，通过所述异或门芯片的异或处理后，输出到所述微控制器的计数器中，从而得到4倍频率的单端信号。

为了提供稳定的直流电源，本发明的控制系统还包括稳压模块对直流电路进行降压和稳压，该稳压模块采用三端稳压芯片7805。所述三端稳压芯片7805组成稳压电路时，需要的外围元件数量很少，在其内部电路里不但有过热和过流的保护电路，使用便捷，价格便宜。作为优选的技术方案，所述微控制器为51单片机STC12C5A60S2，所述驱动模块为单相降压斩波式BUCK电路，所述电流检测模块为电流检测放大器MAX471。

一种磁流变液负载模拟器控制系统的控制方法，其特征在于，所述微控制器采用增量式数字PID控制算法确定PWM波占空比，并由PWM输出端口输出PWM波，该PWM波通过所述驱动模块作用于所述磁流变液负载模拟器的励磁线圈上，所述电流检测模块检测所述励磁线圈的电流并反馈到所述微控制器中，所述增量式数字PID控制算法为：

设第k-1个采样时刻的输出值为：

式中k_p为比例参数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数，T为采样周期，第k-1个采样时刻所得偏差信号e(k-1)＝r(k-1)-y(k-1)，r(k-1)为第k-1个采样时刻给定的电流值，y(k-1)为第k-1个采样时刻的实际输出值；

则第k个采样时刻控制量增量Δu(k)＝u(k)-u(k-1)＝Ae(k)+Be(k-1)+Ce(k-2)，其中，当k_p、T、T_I、T_D确定后，使用前后三次测量的偏差值，即可求出控制量增量。

PID参数是通过试凑法整定，试凑法是通过观察系统对典型输入作用的响应曲线，根据各控制参数对系统的影响，反复调节试凑，直到达到满意的响应，从而确定PID各参数。试凑法原则是对参数进行先比例，后积分，再微分的整定，步骤如下：

整定比例部分。先将设T_I为无穷大，T_D为0，使之成为比例控制器，再将k_p从小到大调整，并观察响应，直到得到反应快且超调小的曲线。若静差消失或小到一定允许区间内，且响应曲线满足要求，则只用比例控制即可。

积分环节。当比例控制无法满足时，加入积分环节。整定时先将T_I设为较大值，再把比例环节试出的参数稍微减小(如原来的4/5)，保持系统在良好动态性能的条件下再缩小T_I以消除静差。此过程中，根据响应曲线的性能反复调节k_p、T_I，直到达到满意的响应参数。

微分环节。若比例积分能消除静差但动态响应不让人满意，再增加微分，构成PID控制器。整定时，先将T_D设为0，在上一步的基础上，同时响应地改变k_p与T_I，逐步试凑直到满意的控制效果和参数。

进一步地，所述增量式数字PID控制算法包括以下步骤：

S1：通过试凑法整定A、B、C；

S2：置初始值e(k-1)＝0，e(k-2)＝0以及第k个采样时刻给定的电流值r(k)；

S3：将电流检测模块(4)的采样结果赋给y(k)；

S4：求解e(k)＝r(k)-y(k)；

S5：计算控制量增量Δu_k；

S6：输出Δu_k进行模数转换；

S7：设置e(k-2)＝e(k-1),e(k-1)＝e(k)；

S8：判断是否是采样时刻，如果不是，则继续执行步骤S8，如果是，则执行步骤S4。

STC12C5A60S2系列单片机可设定PCA模块，使得PCA模块工作在8位PWM模式，PCA定时器的时钟源决定了PWM的输出频率。下面给出可调PWM波生成的步骤：

B1：初始化；

B2：设置PCA模块时钟，并禁用PCA溢出中断；

B3：设置PWM占空比；

B4：输出PWM波。

首先初始化PCA寄存器，让PCA定时器停止运行，清除PCA定时器溢出标志，清除所有模块中断标志，置位PCA基本定时器。然后将PCA定时器的时钟源设为Fosc/4,并禁用PCA定时器溢出中断，PCA捕捉模式0对PWM口的负跳变进行采样，并打开PCA中断。最后设置PCA定时器开始运行。

进一步地，对采集信号的A/D转换包括以下步骤：

A1：初始化；

A2：设置端口作为A/D转换的通道；

A3：寄存器结果清零；

A4：延时并启动A/D转换；

A5：保存结果并送入串口；

A6：将数据处理后换算成电流值。

与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：该控制系统和控制方法可以实现连续可调，设计简单，开发周期短，易于维护，系统控制精度高。

附图说明

图1本发明的磁流变液负载模拟器控制系统结构框图；

图2本发明的磁流变液负载模拟器的结构框图；

图3本发明的三端稳压芯片电路原理图；

图4本发明的电流检测放大器电路原理图；

图5本发明的PID控制原理图；

图6本发明的磁流变液负载模拟器控制方法流程图；

图7本发明的磁流变液负载模拟器PWM波产生流程图；

图8本发明的磁流变液负载模拟器A/D转换流程图；

图9本发明的电流与转矩拟合曲线图；

图10本发明的恒转矩负载的转矩和转速关系图；

图11本发明的恒功率负载的转矩和转速关系图；

图12本发明的通风机型负载转矩和转速关系图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种磁流变液负载模拟器的控制系统及其控制方法，包括微控制器、驱动模块、磁流变液负载模拟器、电流检测模块、转速反馈模块、电源模块，所述微控制器通过增量式数字PID控制算法控制磁流变液负载模拟器中励磁线圈的电流大小，使得磁流变液负载模拟器输出相应的阻尼力，且由转速反馈模块所采集的转速信号来评判该磁流变液负载模拟器的负载模拟情况，从而完成对恒转矩负载、恒功率负载、通风机型负载的模拟控制，系统设计简单，开发周期短，易于维护，控制精度高，以解决现有技术的不足。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。

实施例

一种磁流变液负载模拟器的控制系统，如图1所示，包括微控制器1、驱动模块2、磁流变液负载模拟器3，电流检测模块4、转速反馈模块5以及电源模块6，其中：

如图2所示，该磁流变液负载模拟器3包括缸筒301、设置在所述缸筒301内部的阻尼圆筒302、与所述阻尼圆筒302连接的传动轴303以及绕制在所述阻尼圆筒302上的励磁线圈304，所述阻尼圆筒302与所述缸筒301的侧壁均由导磁材料制成，所述传动轴303分别从所述缸筒301的两端向外伸出，所述缸筒301与阻尼圆筒302的工作间隙内填充有磁流变液305，在缸筒301的两端设置有用于密封所述磁流变液305的密封机构306，所述密封机构306为密封套，该密封套的内壁开设有环形的凹槽3061，在所述凹槽3061中套有环形磁铁3062，在所述密封套与传动轴303之间的工作间隙中填充磁流变液。在所述缸筒301的侧壁上设置有N个外隔磁环307，N为大于或等于1的整数，在所述阻尼圆筒302上的励磁线圈304的外侧套设有N+1个内隔磁环307’，且所述N+1个内隔磁环307’紧贴所述励磁线圈304并与所述N个外隔磁环307错落分布，使得所述励磁线圈304形成曲线形磁通路径。

在磁流变液负载模拟器的控制系统中，所述微控制器1的PWM输出端口产生PWM信号给所述驱动模块2，该驱动模块2输出驱动电流至所述磁流变液负载模拟器3中的励磁线圈304中，该励磁线圈304还与所述电流检测模块4相连，所述电流检测模块4的输出端接入微控制器1的AD采样端，所述转速反馈模块5用于获取所述传动轴303的转速信号并送入所述微控制器1中，所述微控制器1接收所述AD采样端的输入值并通过增量式数字PID控制算法控制所述磁流变液负载模拟器3中励磁线圈304的电流大小，使得所述磁流变液负载模拟器3输出响应的阻尼力，且由所述转速反馈模块5所采集的转速信号来评判该磁流变液负载模拟器3的负载模拟情况。

为了采集磁流变液负载模拟器3中传动轴303的转速信号以便评判该磁流变液负载模拟器3的负载模拟情况，所述磁流变液负载模拟器3通过联轴器8与电机9相连，所述转速反馈模块5接收该电机9的转速信号并转换为所述微控制器1所需的单端信号。

在本实施例中，所述转速反馈模块5包括差分信号接收芯片501和异或门芯片502，所述差分信号接收芯片501接收该电机9的转速信号，并转化为单端信号，通过所述异或门芯片502的异或处理后，输出到所述微控制器1的计数器中，从而得到4倍频率的单端信号。

进一步地，所述磁流变液负载模拟器的控制系统中还包括稳压模块7，所述稳压模块7采用三端稳压芯片7805并用于提供稳定的直流电源，所述三端稳压芯片7805组成稳压电路时，需要的外围元件数量很少，在其内部电路里有过热和过流的保护电路，使用便捷，价格便宜。在本控制系统中，三端稳压芯片7805的电压输出值是5V，电路中输入的电压大于8V，从输入到输出的电压差至少是3V，使三端稳压芯片在放大区正常工作。

如图3所示为三端稳压芯片7805的电路原理图，三端稳压芯片7805的1号引脚接两个并联的电容C5、C6，其值分别为0.1uf和10uf，并接U+,2号引脚接地，3号引脚也同样接两个并联的电容C8、C7，其值分别为0.1uf和10uf，并接V_cc。

作为优选的技术方案，所述微控制器1为51单片机STC12C5A60S2，所述驱动模块2为单相降压斩波式BUCK电路，所述电流检测模块4为电流检测放大器MAX471。

其中，电流检测放大器MAX471内部包含精密的检测电阻，在其正常工作的温度范围内，精度为2％满足设计要求。该芯片的检测能力为0-3A，并联还可扩大检测范围，因为本控制系统的电流未到3A，所以不用并联。在电流检测放大器MAX471的输出端接一个2kΩ电阻可产生1V/A的转换，用不同的ROUT电阻可设置不同的满度电压。在本实施例中，将电流检测放大器MAX471串联到负载上，电流将从RS流入芯片，并将MAX471芯片的SHDN、GND接地，在输出端接一个2kΩ的电阻，并将输出端接到单片机STC12C5A60S2的ADC口。本芯片将把-3～3A的电流转换为-3～3V的电压模拟量并输入到单片机STC12C5A60S2中进行AD转换。电流检测放大器MAX471的电路原理图如图4所示。

一种磁流变液负载模拟器控制系统的控制方法，所述微控制器1采用增量式数字PID控制算法确定PWM波占空比，并由PWM输出端口输出PWM波，该PWM波通过所述驱动模块2作用于所述磁流变液负载模拟器3的励磁线圈304上，所述电流检测模块4检测所述励磁线圈304的电流并反馈到所述微控制器1中，如图5所示，为增量式数字PID控制原理图。

所述增量式数字PID控制算法为：

设第k-1个采样时刻的输出值为：

式中k_p为比例参数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数，T为采样周期，第k-1个采样时刻所得偏差信号e(k-1)＝r(k-1)-y(k-1)，r(k-1)为第k-1个采样时刻给定的电流值，y(k-1)为第k-1个采样时刻的实际输出值；

则第k个采样时刻控制量增量Δu(k)＝u(k)-u(k-1)＝Ae(k)+Be(k-1)+Ce(k-2)，其中，当k_p、T、T_I、T_D确定后，使用前后三次测量的偏差值，即可求出控制量增量。

PID参数是通过试凑法整定，试凑法是通过观察系统对典型输入作用的响应曲线，根据各控制参数对系统的影响，反复调节试凑，直到达到满意的响应，从而确定PID各参数。试凑法原则是对参数进行先比例，后积分，再微分的整定，步骤如下：

整定比例部分。先将设T_I为无穷大，T_D为0，使之成为比例控制器，再将k_p从小到大调整，并观察响应，直到得到反应快且超调小的曲线。若静差消失或小到一定允许区间内，且响应曲线满足要求，则只用比例控制即可。

积分环节。当比例控制无法满足时，加入积分环节。整定时先将T_I设为较大值，再把比例环节试出的参数稍微减小(如原来的4/5)，保持系统在良好动态性能的条件下再缩小T_I以消除静差。此过程中，根据响应曲线的性能反复调节k_p、T_I，直到达到满意的响应参数。

微分环节。若比例积分能消除静差但动态响应不让人满意，再增加微分，构成PID控制器。整定时，先将T_D设为0，在上一步的基础上，同时响应地改变k_p与T_I，逐步试凑直到满意的控制效果和参数。

下面给出增量式数字PID控制算法的具体步骤，如图6所示：

S1：通过试凑法整定A、B、C；

S2：置初始值e(k-1)＝0，e(k-2)＝0，以及第k个采样时刻给定的电流值r(k)；

S3：将电流检测模块4的采样结果赋给y(k)；

S4：求解e(k)＝r(k)-y(k)；

S5：计算控制量增量Δu_k；

S6：输出Δu_k进行模数转换；

S7：设置e(k-2)＝e(k-1),e(k-1)＝e(k)；

S8：判断是否是采样时刻，如果不是，则继续执行步骤S8，如果是，则执行步骤S4。

STC12C5A60S2系列单片机可设定PCA模块，是得PCA模块工作在8位PWM模式，PCA定时器的时钟源决定了PWM的输出频率。下面给出可调PWM波生成的步骤，如图7所示：

B1：初始化；

B2：设置PCA模块时钟，并禁用PCA溢出中断；

B3：设置PWM占空比；

B4：输出PWM波。

首先初始化PCA寄存器，让PCA定时器停止运行，清除PCA定时器溢出标志，清除所有模块中断标志，置位PCA基本定时器。然后将PCA定时器的时钟源设为Fosc/4,并禁用PCA定时器溢出中断，PCA捕捉模式0对PWM口的负跳变进行采样，并打开PCA中断。最后设置PCA定时器开始运行。

进一步地，对采集信号的A/D转换包括以下步骤，如图8所示：

A1：初始化；

A2：设置端口作为A/D转换的通道；

A3：寄存器结果清零；

A4：延时并启动A/D转换；

A5：保存结果并送入串口；

A6：将数据处理后换算成电流值。

在本实施例中，电流与转矩关系测试如下：磁流变液负载模拟器3的转轴303通过联轴器8与电机9相连，为了设置电机9的转速，搭建了一个脉冲电路，这样电机9就能正常工作，使其满足电机的转矩等于负载模拟器的转矩。开启电机9，用信号发生器设置电机的转速在0到1之间变化时，用电机9自带的转矩反馈测出磁流变液负载模拟器3的转矩，测试并记录电压值与转矩值，将测得的电压值换算成电流值，即可得到如图9所示拟合曲线，并得到电流与转矩的公式(1)：

T＝-1.1161i²+5.672i＝4.2236……(1)

下面将进行恒转矩负载、恒功率负载、通风机型负载的模拟试验。

(1)恒转矩负载试验

只要能保持磁流变液负载模拟器电流不变，负载将实现恒转矩性能。设置电流为1.6A，在单片机串口助手处，观察并记录电流设定值和反馈值以及电机发出的脉冲数(等效于转速，该电机转一圈发出2500个脉冲，定时器测脉冲周期为10ms，所以转速n与脉冲数n_脉冲数的关系为n＝n_脉冲数/25)。将测出的电流值代入公式(1)即得到转矩T的值，将测出的脉冲数通过n＝n_脉冲数/25换算出转速，最后将得到的数据用MATLAB生成曲线并与理论曲线进行比较如图10所示。

从图10中可以清楚看出，无论转速如何变化，转矩基本都不会发生变化，负载模拟器模拟出恒转矩负载。说明该控制系统对电流的控制相当精确，能保持控制电流恒定，试验结果表明了本系统能很好地模拟恒转矩负载。

(2)恒功率负载试验

设置功率为10W，然后重复恒转矩负载测试的步骤，将得到的数据用MATLAB生成曲线并与理论曲线进行比较，如图11所示。从图11中可看出，在恒功率模式下，实际测量值与理想直线还是有一定的偏差，在实际曲线上下方向波动，但在可以接受的范围内，因此该系统能实现恒功率负载的模拟。

(3)通风机型负载试验

设置比例系数为0.25，然后重复恒转矩负载测试的步骤，将得到的数据用MATLAB生成曲线并与理论曲线进行比较，如图12所示。从图12中可看出，在通风机型负载模式下，实际测量值与理想直线也有一定的偏差，在实际曲线上下方向波动，但也在可以接受的范围内，因此该系统能实现通风机行负载的模拟。

本申请的上述实施例中，提供了一种磁流变液负载模拟器的控制系统及其控制方法，包括微控制器、驱动模块、磁流变液负载模拟器、电流检测模块、转速反馈模块、电源模块，所述微控制器通过增量式数字PID控制算法控制磁流变液负载模拟器中励磁线圈的电流大小，使得磁流变液负载模拟器输出相应的阻尼力，且由转速反馈模块所采集的转速信号来评判该磁流变液负载模拟器的负载模拟情况，从而完成对恒转矩负载、恒功率负载、通风机型负载的模拟控制，系统设计简单，开发周期短，易于维护，控制精度高。

应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种磁流变液负载模拟器的控制系统，设置有磁流变液负载模拟器(3)，该磁流变液负载模拟器(3)包括缸筒(301)、设置在所述缸筒(301)内部的阻尼圆筒(302)、与所述阻尼圆筒(302)连接的传动轴(303)以及绕制在所述阻尼圆筒(302)上的励磁线圈(304)，所述阻尼圆筒(302)与所述缸筒(301)的侧壁均由导磁材料制成，所述传动轴(303)分别从所述缸筒(301)的两端向外伸出，所述缸筒(301)与阻尼圆筒(302)的工作间隙内填充有磁流变液(305)，在缸筒(301)的两端设置有用于密封所述磁流变液(305)的密封机构(306)，其特征在于：还包括微控制器(1)、驱动模块(2)、电流检测模块(4)、转速反馈模块(5)以及电源模块(6)，其中：

所述微控制器(1)的PWM输出端口产生PWM信号给所述驱动模块(2)，该驱动模块(2)输出驱动电流至所述磁流变液负载模拟器(3)中的励磁线圈(304)中，该励磁线圈(304)还与所述电流检测模块(4)相连，所述电流检测模块(4)的输出端接入微控制器(1)的AD采样端，所述转速反馈模块(5)用于获取所述传动轴(303)的转速信号并送入所述微控制器(1)中，所述微控制器(1)接收所述AD采样端的输入值并通过增量式数字PID控制算法控制所述磁流变液负载模拟器(3)中励磁线圈(304)的电流大小，使得所述磁流变液负载模拟器(3)输出响应的阻尼力，且由所述转速反馈模块(5)所采集的转速信号来评判该磁流变液负载模拟器(3)的负载模拟情况。

2.根据权利要求1所述的磁流变液负载模拟器的控制系统，其特征在于，在所述缸筒(301)的侧壁上设置有N个外隔磁环(307)，N为大于或等于1的整数，在所述阻尼圆筒(302)上的励磁线圈(304)的外侧套设有N+1个内隔磁环(307’)，且所述N+1个内隔磁环(307’)紧贴所述励磁线圈(304)并与所述N个外隔磁环(307)错落分布，使得所述励磁线圈(304)形成曲线形磁通路径。

3.根据权利要求1或2所述的磁流变液负载模拟器的控制系统，其特征在于，所述密封机构(306)为密封套，该密封套的内壁开设有环形的凹槽(3061)，在所述凹槽(3061)中套有环形磁铁(3062)，在所述密封套与传动轴(303)之间的工作间隙中填充磁流变液。

4.根据权利要求1所述的磁流变液负载模拟器的控制系统，其特征在于，所述磁流变液负载模拟器(3)通过联轴器(8)与电机(9)相连，所述转速反馈模块(5)接收该电机(9)的转速信号并转换为所述微控制器(1)所需的单端信号。

5.根据权利要求4所述的磁流变液负载模拟器的控制系统，其特征在于，所述转速反馈模块(5)包括差分信号接收芯片(501)和异或门芯片(502)，所述差分信号接收芯片(501)接收该电机(9)的转速信号，并转化为单端信号，通过所述异或门芯片(502)的异或处理后，输出到所述微控制器(1)的计数器中，从而得到4倍频率的单端信号。

6.根据权利要求1所述的磁流变液负载模拟器的控制系统，其特征在于，还包括稳压模块(7)，所述稳压模块(7)采用三端稳压芯片7805并用于提供稳定的直流电源，所述微控制器(1)为51单片机STC12C5A60S2，所述驱动模块(2)为单相降压斩波式BUCK电路，所述电流检测模块(4)为电流检测放大器MAX471。

7.如权利要求1所述的磁流变液负载模拟器控制系统的控制方法，其特征在于，所述微控制器(1)采用增量式数字PID控制算法确定PWM波占空比，并由PWM输出端口输出PWM波，该PWM波通过所述驱动模块(2)作用于所述磁流变液负载模拟器(3)的励磁线圈(304)上，所述电流检测模块(4)检测所述励磁线圈(304)的电流并反馈到所述微控制器(1)中，所述增量式数字PID控制算法为：

设第k-1个采样时刻的输出值为：

式中k_p为比例参数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数，T为采样周期，第k-1个采样时刻所得偏差信号e(k-1)＝r(k-1)-y(k-1)，r(k-1)为第k-1个采样时刻给定的电流值，y(k-1)为第k-1个采样时刻的实际输出值；

则第k个采样时刻控制量增量Δu(k)＝u(k)-u(k-1)＝Ae(k)+Be(k-1)+Ce(k-2)，其中，当k_p、T、T_I、T_D确定后，使用前后三次测量的偏差值，即可求出控制量增量。

8.根据权利要求7所述的磁流变液负载模拟器控制系统的控制方法，其特征在于，所述增量式数字PID控制算法包括以下步骤：

S1：通过试凑法整定A、B、C；

S2：置初始值e(k-1)＝0，e(k-2)＝0以及第k个采样时刻给定的电流值r(k)；

S3：将电流检测模块(4)的采样结果赋给y(k)；

S4：求解e(k)＝r(k)-y(k)；

S5：计算控制量增量Δu_k；

S6：输出Δu_k进行模数转换；

S7：设置e(k-2)＝e(k-1),e(k-1)＝e(k)；

S8：判断是否是采样时刻，如果不是，则继续执行步骤S8，如果是，则执行步骤S4。