基于神经网络-模糊PID的轧机非线性扭振智能控制

针对轧机传动系统扭振控制问题,建立含间隙非线性的轧机系统动力学模型。考虑到轧机扭振模型的非线性和参数不易测量的特点,提出神经网络和模糊PID相结合的控制器设计方法,以模糊PID为主体,通过引入神经网络改变模糊隶属度函数的中心值和宽度,最终得到最佳PID参数。设计神经网络-模糊PID智能控制器,并利用实际轧机参数与经典双闭环控制系统进行对比仿真。仿真结果表明所设计的智能控制系统对轧机传动系统扭振的抑制作用明显优于经典双闭环控制系统。     

板带轧机机电传动系统参激非线性扭振鲁棒控制研究

建立了含参激非线性、不确定性、负载转矩的轧机机电传动系统扭振动力学模型,研究了板带轧机电机速度鲁棒跟踪非脆弱控制问题。将板带轧机机电传动系统的非线性按参数不确定性处理,通过H_∞理论、Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法得到了通过状态反馈使得系统满足二次稳定、抑制外界干扰的充分条件;为了实现给定速度信号跟踪非脆弱控制,设计了前馈补偿器。轧机实例仿真结果验证了方法的有效性,并发现控制器的非脆弱性表现为控制器参数的鲁棒性,即可以通过控制器参数的直接选取达到板带轧机机电传动系统扭振非脆弱控制效果。     

轧机主传动系统扭振减振器参数设计及特性分析

针对咬钢时突加负载时轧机主传动系统轴系的扭振现象,引入扭振减振器控制装置,建立电动机与扭振减振器的扭振抑制模型;通过对扭振减振器特性参数的设计,得出扭振减振器的惯量比、定调比、阻尼比;同时运用定点理论,得到最佳定调比和阻尼比;通过对比加入扭振减振器前后的时域特性曲线,得出扭振减振器能降低振动幅值;通过调节惯量比、扭转刚度、阻尼系数的大小,得出不同参数变化对轧机主传动系统幅频特性曲线的影响规律,适当的增大惯量比μ可以减小振动幅值,增大扭转刚度K_d可以缩小系统的不稳定区域,增大阻尼系数C_d可以有效降低系统扭转振动幅值,因此选取恰当的参数数值能有效提高轧机系统的稳定性。     

扭振信号拓扑网络的轧机动态扭矩测量

为解决实际测试中轧机传动系统关键点处动态扭矩不易同时测量的难题，提出一种扭振信号拓扑网络的轧机动态扭矩测量方法。通过把扭振计算的力矩和转角位移看作系统的输入输出信号，依据拓扑思想，建立信号之间的扭振信号拓扑网络模型。把有限实测点的测试数据代入扭振信号拓扑网络模型，可获得传动系统中其它关键点处的扭振参数值。轧机实际现场扭矩测试和数据分析处理结果验证了理论推导的正确性。这为轧机现场监测中不易同时布置传感器且非同轴的关键测点的振动参量获取提供了有效方法。通过编制程序可以实现轧机扭振在线监测和故障分析，从而保证轧机正常平稳运行。     

板带轧机机电直流传动系统扭振模型

板带轧机机电直流传动系统包括两部分,一是电机传动部分,它是机电能量的转换环节;一是连接轴、轧辊等机械传动部分,它是能量的传递环节。系统模型的建立同时考虑电机传动部分和机械传动部分。考虑电机传动部分电枢反应引起的非线性和机械传动部分连接轴的准周期刚度非线性。基于基尔霍夫定律、电磁感应定律和牛顿第二定律,建立了含电枢反应非线性的板带轧机机电直流传动系统扭振模型;基于广义耗散系统Lagrange原理,建立了含参激刚度非线性的板带轧机机电直流传动系统扭振模型。     

多自由度轧机传动系统非线性非主共振扭振特性

建立含参激多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型,通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程,采用多尺度法得到电机扰动力矩和轧制负载力矩共同作用下非线性系统的幅频响应方程。以某厂1780轧机传动系统为实际算例,将其简化成4自由度非线性扭振模型,通过实际参数分析了非线性刚度、非线性阻尼、接轴倾角、电机扰动力矩以及轧制张力波动对传动系统超谐波共振、亚谐波共振及组合共振幅频特性的影响。用数值仿真与解析结果相比较,验证解析方法的有效性。研究结果为外扰影响下的轧机传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

立磨多级传动系统的扭转振动分析

多级传动系统扭振的固有频率对立磨的扭振状况具有重大影响。系统扭振频率完全取决于传动系统结构,控制和调整多级传动系统结构避开共振频率,既是多级传动系统设计的基本要求,同时也是减小振动的有效措施。文中求解出系统的固有频率,并进行多级传动系统激励频率分析,为立磨传动系统的安全稳定运行提供了参考。     

两自由度轧机非线性扭振系统的振动特性及失稳研究

建立了含有非线性刚度和非线性摩擦阻尼的两自由度轧机非线性扭振动力学方程,研究了该非线性方程在电机加载力矩作用下的振动特性。首先通过坐标变换消除恒定加载力矩影响,得到轧机在稳态点附近的等效非线性扭振方程。其次采用平均法得到轧机受外部周期激励时的主共振幅频方程,并应用奇异性理论得到系统的转迁集以及系统出现各种分岔行为的条件。最后以某轧机实际参数为例,研究了不同非线性因素对轧机传动系统的幅频特性影响以及轧机出现失稳振动的条件,这为研究和抑制轧机传动系统的扭振提供了理论基础     

六辊轧机扭振动态建模及与板带钢质量关系研究

考虑轧机扭振与辊系沿轴向动态特性和板带材质量的关系,基于连续体动力学建立了六辊轧机扭振动力学模型,包括轧机辊系等效模型和辊身与辊径过渡部分等效模型。根据轧制速度与轧辊角速度的关系,建立了板带钢前后张力、轧制力等参数与辊系扭振的关系模型。基于所建模型对某六辊轧机施加位移激励模拟扭振情况,仿真分析了轧机辊系和板带钢在扭振激励下的三维动态响应。仿真结果表明,轧辊角位移和角速度沿辊身长度方向波动较小;轧辊扭振使轧制压力、前张应力和后张应力横向分布发生不同程度的波动,扭振对前张应力分布影响较大,即对板带钢板形产生影响,且传动侧的波动幅值大于操作侧。     

轧机转速波动测量的扭振监测实验研究

通过弹性转轴和电机轴的转速波动研究轧机扭振的动特性。用动力学理论推导，得到转轴瞬时转速波动的非平稳描述。通过合理抽象轧机主传动系统为二质量自由度转动惯量系统，得到弹性接轴模型的转轴瞬时转速的辨识方法。在扭振实验平台模拟轧制过程的实验验证了瞬时转速波动的表达式；扭振抑制实验表明了转速波动监测扭振的意义及其应用可行性。这项研究也为重型复杂机械传动系统实时在线扭振监测提供了一种实用的实现途径。     

轧机主传动系统扭振盲测点测量模型的研究

为解决轧机主传动系统实际测试中不可测点处物理参数测取的难题，构造了一类连续轴段质量扭振分析模型，并推导出轴段上盲测点处的扭振参数计算公式。通过把实测点的测试数据代入盲测点计算公式，可计算盲测点的振动参数。轧机实际现场扭矩测试和数据分析处理结果验证了理论推导的正确性。这为轧机现场监测中一些不易布置传感器关键点处的物理量测取提供了理论依据和技术支持，通过编制程序可以实现轧机在线系统监测和故障分析，从而确保轧机正常平稳运行。     

热连轧FTSR 轧机振动研究

该文针对某FTSR 热连轧机的异常振动问题,利用现代遥测系统和ANASYS 中谐响应分析模块对轧机的振动特征进行了测试和研究,得出FTSR 轧机异常振动是由主传动控制系统振荡与轧机辊系水平振动固有频率接近引发的。当扭振的频率与辊系的水平固有频率相等时,轧机产生的水平振动最为强烈。研究结果为抑制轧机振动提供了实验数据和理论依据。     

负载谐波诱发轧机主传动机电耦合扭振仿真研究

现场测试发现:轧机在轧制过程中由于负载谐波频率与轧机机械传动系统固有频率接近时使得主传动系统发生强烈扭振。该文结合现场参数,通过计算机仿真,得出负载谐波力矩会引发电机转速振荡,而在机电耦合作用下电机转速振荡会激发电机输出相同频率的电磁力矩,当含有与机械系统固有频率相接近频率的谐波力矩和电磁力矩作用在轧机主传动系统两端时,主传动系统将会出现强烈的扭振。仿真结果验证了存在这种振动,为抑振措施提供理论基础。     

热连轧机扭振与轴向振动耦合研究

近年来随着现代轧机装备水平的不断提高, 轧机振动问题显得更加突出和多样化, 成为轧制领域亟需解决的一个世界难题。经过对日本三菱公司的FTSR热连轧机组、德国西马克公司的CSP热连轧机组和中国鞍钢的ASP热连轧机组的振动测试, 发现某轧机扭振与轴向振动频率相同。为了解释轧机轴向振动这一现象, 利用ANSYS有限元谐响应分析模块进行了计算机仿真研究, 获得了在某种条件下轧机扭振与轴向振动会产生耦合振动现象的结论, 为轧机耦合动力学设计提供理论依据。     

具有随机系数和带间隙的自激振动问题的人工神经网络解法

利用人工神经网络技术(BP网络)研究具有随机系数和带有间隙的初轧机自激振动问题,提出了一种Runge-Kutta法和人工神经网络相结合的求解方法。即利用数值计算和BP网络建立随机系数和稳态振幅之间的关系,从而直接计算出稳态振幅的统计特性。计算结果表明:采用所提出的方法求解,通用性好且可提高计算精度,并得到了间隙与稳态振幅的均值有关,与标准离差无关的有用结论。