轧机主传动系统机电振动特性分析及控制措施研究

建立恰当的轧机系统模型,对其动态特性进行正确完备的描述是进行轧机系统设计、控制、状态监测和故障诊断的关键.考虑间隙、摩擦等非线性因素的影响,建立了轧机主传动系统的机械模型,并进一步将控制系统、机械系统和轧制工艺条件等作为一个大系统来考虑,建立了复杂系统的机电耦合模型.用数值方法分析了电流调节器参数、轧制工艺条件、谐波扰动和间隙等因素对轧机系统振动特性的影响,并提出了相应的机电振动控制措施.研究结果表明,建立的机电耦合模型可以方便地分析轧机系统机电耦合动力学规律,为进一步控制轧机振动特性奠定基础.     

考虑磁参数影响的轧机主传动系统机电耦合振动特性研究

伴随科技的迅猛发展,交流电机已逐步取代直流电机并广泛应用在轧机系统中。针对以往对轧机机电系统振动特性的研究往往忽略电机磁参数影响这一问题,考虑异步电机中漏磁系数、定子时间常数、转子时间常数等磁参数,把转子磁链电机模型与机械系统相结合,建立了轧机主传动系统机电耦合振动模型,此模型摆脱了以往机电耦合模型复杂繁琐的积分环节和惯性阻碍,并利用数值方法研究了漏磁系数、定子时间常数、转子时间常数对轧机主传动系统振幅与调节时间的影响。研究结果为进一步分析轧机主传动系统的振动现象奠定了理论基础。     

运行工况下风电传动系统机电耦合建模及其动态特性分析

为研究风电传动系统在变速变载运行工况下的机电耦合动态特性,构建的包括齿轮系统动力学模型、永磁同步发电机有限元模型以及风机运行控制模型的风电传动系统机电耦合模型,计入了齿轮时变啮合刚度以及发电机齿槽效应、磁饱和等非线性因素.仿真分析了风电传动系统在启动、发电运行工况下的动态响应和机电耦合动态特性.研究结果表明:启动工况下...     

电机参数对电动车传动系统扭转振动的影响分析

针对电动车传动系统存在的扭转振动问题,对传动系统的固有特性、电机的转矩特性及振动系统的动态响应进行了分析研究,提出了综合考虑控制电机动态特性和传动系统的机电耦合仿真方法。首先,建立了某集中式驱动电动车动力传动系统的扭转振动数学模型,分析了系统的固有特性,用实验数据验证了模型的准确性;然后,建立了永磁同步电机的矢量控制模型,分析了驱动电机的转矩特性;最后,基于驱动电机和动力传动系统的机电仿真模型,进行了电机参数的灵敏度分析。研究结果表明:在低频时,引入谐波转矩的各电机参数对动力传动系统扭转振动的影响呈正比关系;在中高频时,电机参数对传动系统的影响不成比例。     

港口起重机圆柱凸轮连续传动机构机电联合动态仿真

从机电耦合的角度对应用于港口起重机的圆柱凸轮传动机构进行机电综合性能研究,通过分别建立联合仿真机械系统被控模型和永磁同步电机的矢量控制系统仿真模型,并将机、电两仿真模型联合起来进行系统机电耦合动态特性仿真分析,同时将深入分析不同工况下该传动系统的动态特性变化规律。     

轧机主传动机电耦合扭振系统机理分析及影响因素研究

轧机主传动系统作为传递运动和力矩的主要装置,是一个复杂的机电系统,其机电耦合因素是导致轧机扭振异常变化的重要原因之一。此主要研究轧机主传动系统扭转振动的动力学分析,对比分析不考虑电机与考虑电机反馈的主传动系统扭振,从机理分析机电系统的固有属性;然后建立直流电机驱动下的轧机主传动扭振系统力学模型和数学模型;再采用Matlab/Simulink仿真,对主传动扭振系统失稳状态进行研究,进而分析不确定性参数对轧机主传动系统扭振的影响。研究结果可为进一步揭示轧机扭振系统的振荡规律以及控制策略的制定奠定理论基础。     

滚齿机刀架传动系统刚度对其性能的影响研究

为了探究系统刚度与刀架传动系统动态特性和精度的关系,针对滚齿机刀架传动链这一复杂机电系统,从全局机电耦合角度,建立了该系统的机电耦合模型并基于齿轮副啮合刚度、传动轴扭转刚度得出了机械刚度模型。通过MATLAB/Simulink仿真,得出了机械刚度与伺服刚度对系统的影响规律。又通过研究机械刚度、系统伺服刚度与系统闭环控制参数的耦合关系分析了刚度对跟踪精度、抗振性和抗干扰能力的影响。所得结论可提高齿轮机床精密传动系统的稳定性和加工精度并对机电耦合控制参数方案的优化设计提供了研究基础。     

考虑电气参数影响的轧机主传动系统机电耦合振动特性研究

针对以往对交流电机驱动的轧机主传动系统振动特性的研究往往忽略电气参数影响这一问题,考虑交流异步电机中串联补偿电容、转子电阻、相位延时、谐波扰动等电气因素,然后结合机械系统,建立了交流电机驱动的轧机主传动系统机电耦合振动数学模型,并用数值方法研究了串联补偿电容、转子电阻、相位延时、谐波扰动等电气因素对轧机主传动系统振动特性的影响。研究结果为进一步分析、诊断及控制交流驱动的轧机主传动系统的振动现象奠定了理论基础。     

考虑轧机主传动系统扭振的带钢非线性振动研究

带钢振动在连轧过程中不可避免,其弹塑性体与主传动系统间的耦合作用直接影响轧机轧制的整体动态性能。基于带钢与主传动系统的运动机理,将主传动系统简化为2自由度的离散模型,带钢简化为具有轴向运动速度的Euler梁,建立带钢橫、纵向振动与主传动系统扭振相耦合的力学模型。然后根据哈密顿原理建立该耦合模型的非线性振动微分方程,采用修正迭代法和Kantorovich时间平均法联合对所建立方程进行求解。最后利用Matlab软件进行数值模拟,讨论出主传动系统扭振基频对带钢振动特性的影响。研究结果能够丰富轧机振动研究方面的理论成果,对于理论成果转化为工程应用具有重要的实用价值。     

基于动态轧制力的轧机垂扭耦合系统非线性振动机理研究

针对轧机垂扭耦合系统非线性振动机理研究还不完善的问题,考虑轧辊与轧件间动态轧制力因素影响,建立了垂直振动系统和主传动系统的动态轧制力模型。在此基础上,考虑轧辊摩擦力的动态分量,建立了基于动态轧制力的轧机二自由度垂扭耦合振动系统模型。利用相平面法和Poincare映射方法分析了垂直振动系统发生主共振的情况下,垂直振动系统的线性阻尼、外扰力和主传动系统的线性阻尼变化对轧机垂扭耦合振动的影响。研究结果表明当参数变化时系统呈现周期运动、准周期运动和混沌运动等多种运动状态,可通过调整参数值避免系统产生混沌现象,提高系统的稳定性。分析结果为工程中解决轧机垂扭耦合系统的振动问题提供了一种参考。     

Characteristic of torsional vibration of mill main drive excited by electromechanical coupling

In the study of electromechanical coupling vibration of mill main drive system, the influence of electrical system on the mechanical transmission is considered generally, however the research for the mechanism of electromechanical interaction is lacked. In order to research the electromechanical coupling resonance of main drive system on the F3 mill in a plant, the cycloconverter and synchronous motor are modeled and simulated by the MTLAB/SIMULINK firstly, simulation result show that the current harmonic of the cycloconverter can lead to the pulsating torque of motor output. Then the natural characteristics of the mechanical drive system are calculated by ANSYS, the result show that the modal frequency contains the component which is close to the coupling vibration frequency of 42Hz. According to the simulation result of the mechanical and electrical system, the closed loop feedback model including the two systems are built, and the mechanism analysis of electromechanical coupling presents that there is the interaction between the current harmonic of electrical system and the speed of the mechanical drive system. At last, by building and computing the equivalent nonlinear dynamics model of the mechanical drive system, the dynamic characteristics of system changing with the stiffness, damping coefficient and the electromagnetic torque are obtained. Such electromechanical interaction process is suggested to consider in research of mill vibration, which can induce strong coupling vibration behavior in the rolling mill drive system.     

ROLLING MILL SYSTEM DYNAMIC DESIGN

0 INTRODUCTIONRolling mill system is comped of the maindriving system, screw dOwns system, tension andvelocity system, lubrication and cold system, elasticityand plasticity deformation system for rolls andblank. It is a mechanic, electric fluid and complicatedmultiunit by system.The problem of producedquality,equipment broken and low efficiency can notbe solved by traditional design, the rolling mill designshOuld go to system dynamic design from traditionaIdedgn in order to produce more …     

复杂机电系统的全局耦合建模方法及仿真研究

运用键合图和功率拓扑键合图,建立了一个典型复杂机电系统——高速轧机的全局耦合动力学模型,揭示了各子系统之间的耦合关系,分析了由于耦合导致的影响,借助拓扑约束键及因果线,系统数学模型可由子系统数学模型分立——联合运行求解,大大降低了模型的病态程度和仿真时间;数学模型高度模块化,因而可方便地拆卸、拼装以适用于不同类型的轧机。对研究结果进行对比表明所建立的全局耦合动力学模型比一般孤立系统动力学模型更接近实测数据。方法具有一般意义,可用于其他复杂机电系统的动力学建模和分析。     

精密冷轧环机工艺动力学模型

采用交流伺服电机和机械驱动进给系统的冷轧环机,其进给伺服控制系统的设计需要一个新的工艺动力学模型。给出了交流永磁同步伺服电机的数学模型,建立了机械传动机构的等效动力学模型,分析了环件冷辗扩的运动学和变形力学条件,得到了整个进给系统的工艺动力学模型。模型表达了伺服电动机电流、转矩、转速与轧制载荷、芯辊进给速度和位置,以及环件几何尺寸之间的动态关系,各变量之间存在非线性和耦合。模型已用于冷轧环工艺控制器的设计。     

复杂机电系统模块化自动建模及仿真

将键合图与模块化理论相结合，建立了一个开放式的机电系统模块库，并在此基础上建立了一个典型复杂机电系统－高速轧机的全局耦合动力学模型，对研究结果进行对比表明：所建立的全局耦合动力学模型仿真与实测数据一致。     

高速轧机若干振动问题——复杂机电系统耦合动力学研究

试验发现高速轧机中的多种振动现象都与轧制过程中多种的交互作用关系,研究轧机振动中的界面耦合机理与机电耦合机理。建立了轧制界面动力学模型,分析了轧制界面负阻尼特性和垂直自激振动,建立了轧机非线性水平振动模型,分析水平自激振动产生条件,建立轧机机电耦合动力学方程,阐明了强,弱电过程对轧机振动的影响。     

2030冷连轧机速度控制系统的建模及电动机负载转矩的计算

在充分熟悉2030冷连轧机直流电动机速度控制系统的基础上,将双电枢电动机速度控制系统的建模和仿真等效简化为单电枢电动机的建模和仿真,建立了2030冷连轧机含弱磁调速和速度自适应环节的直流电动机速度控制系统的机理模型,并给出了冷连轧机速度控制系统电动机负载转矩的在线计算公式。结合现场数据的仿真和实测结果表明,所建立的速度控制系统模型是正确的,电动机负载转矩的在线计算公式是可行的。     

轧机主传动机电耦联扭振系统的动态分岔研究

针对交流电机驱动的轧机主传动系统存在的低频扭振失稳问题,依据拉格朗日—麦克斯韦原理建立交流电机电磁能与传动系统机械能耦联作用的轧机主传动非线性系统的动力学方程,并运用动态分岔理论研究该类高维非线性自治系统的振动特性。对定子与转子电阻随温度变化导致主传动系统出现非双曲奇点时系统中产生的高余维动态分岔现象,采用多尺度和谐波平衡法求解非线性微分方程组的近似解析解,不经中心流形直接求得原系统的三阶规范形,研究系统的Hopf分岔情况、二维环面分岔情况,甚至三维环面分岔情况,运用Hurwitz判据分析分岔发生时系统周期解和概周期解的稳定性,给出稳定域边界条件,数值仿真验正结论的正确性,为轧机主传动系统的平稳运行提拱理论依据。     

宽带钢冷连轧机综合耦合模型的建立与分析

宽带钢冷连轧过程中,板形、板厚和张力控制之间存在着很强的耦合关系,相互影响对方的调节功效。为了进一步提高控制精度,进行解耦设计实现解耦控制是十分有效的手段,而其前提和基础就是冷连轧机综合耦合模型的建立和分析。首先,运用轧制理论对轧制过程中板形、板厚和张力控制的各种影响因素进行了系统的分析,然后考虑执行内环的动态特性建立冷连轧机综合耦合模型,以定量地描述轧制过程中辊缝、弯辊力、本架轧辊速度、前架轧辊速度和出口厚度、出口凸度、出入口张力之间的耦合影响关系。最后,基于Matlab/Simulink工具,采用此耦合模型对某冷连轧机末机架的耦合特性进行仿真分析,指出对其进行解耦控制的必要性。     

基于非线性反馈的轧机主传动机电耦联扭转系统的分岔控制

针对轧机在轧制过程中轧辊与轧件间润滑条件变化引起系统失稳振荡,以及轧机主传动系统具有复杂机电耦联的特点,应用Lagrange-Maxwell原理建立一类含非线性摩阻的轧机主传动机电耦联扭转系统的非线性动力学方程,利用非线性动态分岔理论,分析该系统的稳定性,给出系统发生Hopf分岔的充要条件及周期运动稳定性的判别方法,分析超临界分岔和亚临界分岔对主传动系统扭转振荡的影响。为抑制传动系统因Hopf分岔引起的失稳振荡,选取驱动电动机定子电压为控制量,引入电动机速度反馈,构造非线性状态反馈控制器,并采用多尺度和谐波平衡法确定控制器参数,对系统的Hopf分岔点进行转移,并控制极限环的稳定性和幅值,该控制方法简单、易实现,数值模拟验证了所设计控制器的有效性。