基于键图的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；模块的物理模型和数学模型统一，因而可方便地自动生成系统的数学模型；模块可拆卸，拼装以适用于不同类型的轧机。此方法也可用于其他复杂机电系统的动力学建模和分析。     

轧机主传动机耦合系统瞬态响应计算机仿真

针对轧机主传动机电耦合系统扭振的瞬态响应求解提出了一种计算机仿真方法。首先建立了轧机机电耦合系统的物理模型,在此模型的基础上建立数学模型;然后将此数学模型用状态方程表达,确定系统各种模型参数广义质量矩阵「Ｍ」,广义刚度矩阵「Ｋ」,广义阻尼矩阵「Ｃ」和初始条件,最后应用Ｌ上阶龙格－库塔法,计算出瞬态响应的仿真结果,将各种仿真曲线显示在屏幕上或打印出来。使用Ｔｒｕｅ－Ｂａｓｉｃ语言编制实现四阶龙格－库     

一种约束树形多体系统动力学建模方法

在归纳总结复杂机电动力学系统特点的基础上,提出一种约束函数递推组集法的复杂机电系统全局建模方法。首先根据复杂机电系统的拓扑结构和约旦变分原理,建立机械系统的单体动力学模型,应用递推组集技术建立树形复杂机电系统的动力学模型。其次建立非树形复杂机械系统的约束函数,解除非树形系统的约束,利用树形系统的建模方法建立非树形系统的动力学模型。最后建立约束函数,利用约束函数与电系统方程解约,建立复杂机电系统的全局模型。     

一种复杂机电系统的全局建模方法

根据复杂机电动力学系统的特点，提出一种约束函数递推组集法的复杂机电系统全局建模方法，首先，根据复杂机电系统的拓扑结构和约旦变分原理，建立机械系统的单体动力学模型，应用递推组集技术建立树形复杂机电系统的动力学模型，其次，建立非树形复杂机械系统约束函数，解除非树形系统约束，利用树形系统的建模方法建立非树形系统的动力学模型；最后，建立机电耦合约束函数，利用约束函数与机电系统方程解约，建立复杂机电系统的全局模型。     

一种约束树形多体系统动力学建模方法

在归纳总结复杂机电动力学系统特点的基础上，提出一种约束函数递推组集法的复杂机电系统全局建模方法。首先根据复杂机电系统的拓扑结构和约旦变分原理，建立机械系统的单体动力学模型，应用递推组集技术建立树形复杂机电系统的动力学模型。其次建立非树形复杂机械系统的约束函数，解除非树形系统的约束，利用树形系统的建模方法建立非树形系统的动力学模型。最后建立约束函数，利用约束函数与电系统方程解约，建立复杂机电系统的全局模型。     

四辊轧机电液辊缝系统变刚度建模与控制研究

针对轧机压下缸行程变化带来的变刚度问题,借助轧制区动力学关系的引入,讨论了四辊轧机辊缝控制的机电液系统数学模型和控制要点。通过仿真与实测对比,验证了模型的有效性;以全工况下系统响应特性一致为目标,通过引入位移正反馈补偿,得到了改善大范围变刚度辊缝控制系统响应的方法;实测数据表明,所述方法能满足目标要求。最后简要讨论了用于提高板厚精度的自适应模型控制方法,并给出了实例。     

一类复杂机电传动系统的耦合建模方法

针对一类由多个机电传动子系统组成的复杂机电系统提出了一种耦合建模方法，其步骤为：建立各子系统的数学模型；通过传动对象之间的耦合参数和物理量将各个子系统耦合起来，建立整个机电传动系统的数学模型，根据时间尺度原则，在保留原来系统模型的主导特征值和重要状态变量的前提下，对模型进行降阶处理，得到系统可实用的数学模型，此外，通过仿真实验，检验了所建模型的正确性和建模方法的可行性，实验结果表明，这种建模方法原理简单，易于实现，所建模型可用于系统特性分析，参数优化以及最优控制等。     

大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析

针对当前方法缓冲阻尼动力学性能分析的准确率较低的问题,提出大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析方法.分析了大型复杂机电加工系统的组成和运动方程,研究了机电加工系统的运动学和动力学特征,并根据虚功率原理和达朗贝尔原理得到机电加工系统丝母转速与捕获环平动速度之间的关系式,推导出机电加工系统的动力学方程和运动约束方程.结果表明,所提方法可以有效、准确分析出机电加工系统的缓冲阻尼动力学性能,具有较强的实际应用性.     

基于元件活跃性的机电系统动力学相似模拟研究

针对复杂机电系统由于制造条件或成本过高等限制无法建立与原型完全相似的缩尺模型问题,作者以元件活跃性为基础,结合相似理论提出了一种复杂机电系统动力学相似模型的建立方法,该方法通过运用能量法分析系统中各元件的活跃性及其对系统特性的影响程度,元件活跃性越低对系统行为的影响程度越小,改变极低活跃性元件尺度大小不影响系统的响应,因此建立模型时对低活跃性元件可以不按照完全相似比进行缩尺也可以保证模型和原型的动力学相似。实例分析表明该方法可以有效地指导相似模型的建立。     

惯性往复振动机械多刚体模型及稳态频率分析

建立惯性往复振动机械的多刚体模型和动力学方程,假设机械的稳态工作频率恒定,求解动力学方程得到作用于偏重上的力矩表达式,表达式含有工作频率项和二次谐波项,结合偏重驱动电机的机械特性和系统的动力学方程分析表明,该类机械的稳态工作频率不是常数,而是以其二次谐波频率微幅波动,结论与工程测试结果一致;并提出要获得系统的精确解和进行启动过程的瞬态分析,必须建立机电耦合数学模型.     

Modeling and identification of HAGC system of temper rolling mill

Including servo valve, hydraulic cylinder, mill and sensor and ignoring nonlinear factors, the linear dynamic model of hydraulic automatic gage control（HAGC） system of a temper rolling mill was theoretically derived. The order of the model is 4/4, and can be reduced to 2/2. Based on modulating functions method, utilizing numerical integration, we constructed the equivalent identification model of HAGC, and the least square estimation algorithm was established. The input and output data were acquired on line at temper rolling mill in Shangshai Baosteel Group Corporation, and the continuous time model of HAGC system was estimated with the proposed method. At different modulating window intervals, the estimated parameters changed remarkably. When the frequency bandwidth of modulating filter matches that of estimated system, the parameters can be estimated accurately. Finally, the dynamic model of the HAGC was obtained and validated based on the spectral analysis result.     

机电产品综合性能优化设计的基本理论框架

机电产品综合性能在设计各个阶段逐步形成.设计目标、产品模型和优化过程的动态演进最终决定产品综合性能的优劣.以产品综合性能优化为总目标,提出了以功能优化设计为总领、动态优化设计为核心、智能优化设计为目标、可视优化设计为手段的机电产品综合性能优化设计方法,构建了机电产品综合性能优化设计的过程模型.     

Modeling and experimental tests of hydraulic electric inerter

As a newly proposed two-terminal mechanical element, there are many realizations of inerter such as ball-screw, rack and pinion,hydraulic, fluid and mechatronic inerter. This paper concerns about a novel mechatronic inerter, which is consisted of a hydraulic piston inerter and linear motor, called hydraulic electric inerter(HEI). Firstly, the structural components and the working principles of two types HEI device are introduced, and the dynamic model of the HEI is established. Then, three classifications of mechatronic inerter, namely, the single motor type, the linear inerter-motor type and the rotary inerter-motor type are presented,and in the meanwhile, some comparisons among the three types mechatronic inerter are analyzed. Subsequently, a methodology of designing and experimental tests of the HEI device is proposed by considering the rated working conditions of the linear motor and the electric elements. At last, the HEI device is conducted, and the force tests of the non-loaded HEI and loaded HEI are tested in order to validate their properties. The experimental results are analyzed, and the discrepancies are also further discussed.     

基于ARX模型的控制系统辨识及稳定性分析

应用系统辨识技术,基于ARX模型,建立了热连轧机液压压下控制系统的动态数学模型.系统的输入和输出数据分别采用轧机压下闭环系统电液伺服阀控制信号和辊缝位移信号;模型的参数估计采用最小二乘估计法(LSCE),模型阶的辨识采用赤池信息准则(AIC).使用数据验证模型3步预测输出数据,并与实际测量数据对比研究了辨识模型的拟合精度,采用残差分析法检验了模型的有效性.仿真分析结果表明:辨识的模型是有效的.建立的轧机压下控制系统的数字化模型是计算机仿真分析的基础,也是控制器优化设计的依据,同时也为研究轧机振动特性提供了重要手段.     

1420mm冷轧机主传动系统扭转振动分析

以1420mm冷轧机组上下轧辊负荷不平衡为例进行了有关研究，在一定的简化基础上，建立了1420mm轧机第4机架主传动系统的力学模型，一方面是研究扭矩放大系数，以判定扭振发生时轧机主传动系统的最大动力载荷，另一方面研究扭振系统的频幅特性，保证设备具有良好的动力特性和调控性能。     

HVDC Light系统动态建模及控制策略研究

建立了轻型高压直流输电系统动态模型,依据此模型提出了基于空间电压矢量技术的双环解耦控制策略,应用MATLAB/Simulink软件对轻型直流输电系统进行动态仿真分析,研究了在所提控制下的交直流系统相互作用,仿真结果表明,在该控制下系统具有较好的动态响应特性,同时可以实现有功和无功的独立调节.     

基于分步动态核主元分析的故障诊断方法

目的研究复杂工业系统动态、非线性特点,提出分步动态核主元分析（KernelPrincipalComponentAnalysis,KPCA）的故障诊断方法．方法该方法首先构造增广矩阵,然后将增广矩阵分成一系列子矩阵,将各子矩阵的构建一个新的数据增广矩阵,并对每个子矩阵使用KPCA提取变量数据的非线性空间相关特征,最后通过监测统计量监测出系统故障,用贡献度的方法识别发生故障变量．结果该方法改进了传统的动态方法,引入分步动态的定义,并且能充分考虑工业过程中的非线性和动态性,更精确的描述Y--,Ak过程特性,更精确的监测复杂工业系统的故障,并准确的识别出故障变量．结论对热连轧过程中活套故障诊断的仿真结果表明：基于分步动态KPCA的故障诊断方法能准确有效地诊断出故障,并识别出产生故障的原因．     

热连轧机主传动系统机电耦合振动抑振器研究

热连轧机主传动系统机电耦合振动现象受到诸多因素影响,由于问题的复杂性,至今尚无通用的抑制轧机振动的通用方法。针对这一现状,试图利用对轧机主传动耦合振动进行控制。首先建立轧机主传动机电耦合仿真模型;然后在控制系统中加入扩张状态观测器;最后通过参数调整获得较满意的仿真结果。得出利用扩张状态观测器可以有效抑制热连轧机主传动系统的机电耦合振动,为轧制薄规格和变形抗力较大的带钢提供保障。     

湿法烟气脱硫技术及运行经济性分析

脱硫过程是具有高度动态非线性和较大延迟时间的复杂工业过程, 为了解决烟气脱硫过程的建模问题, 设计了注意力机制下的深度长短期记忆(attention mechanism-based long short-term memory, AttLSTM)网络, 并基于该网络设计自动编码器, 完成脱硫过程异常点的检测。该文首次提出使用AttLSTM网络自编码器对脱硫过程进行离群点检测, 并且该网络模型同样首次应用于脱硫过程的辨识任务中。从更深的意义上讲, 该文尝试使用深度学习模型对复杂系统进行辨识, 所建立的AttLSTM网络之前未出现在系统辨识领域, 该网络的出现可以丰富辨识模型的选择, 同时为人工智能技术在系统辨识领域和控制领域的应用与推广提供参考。实验结果表明, 相比于之前文献出现的脱硫过程建模方法, 所提方法在不同性能指标上均具有更好的表现, 由此可以证明深度AttLSTM网络在脱硫场景下的有效性。

     

多干扰源下热连轧机主传动系统扭振问题研究

针对热连轧机主传动系统扭转振动问题,考虑非线性刚度及阻尼项,建立连轧机在电机谐波干扰及负载谐波干扰下的主传动系统扭转动力学模型。采用多尺度法求解非线性动力学系统的1/2倍亚谐、2倍超谐及组合共振幅频响应方程。以某钢企中1 580 mm热连轧机F2主传动系统为例,分析实际参数下不同非线性刚度、非线性阻尼、电机扰动及线性阻尼对主传动系统亚谐、超谐及组合共振的幅频响应的影响。研究结果为揭示热连轧机主传动系统非线性动力学特性问题机理提供实用参考。