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。     

轧机主传动系统强非线性扭振研究

建立含非线性刚度的两自由度轧机主传动系统扭振模型,通过参数代换得到该系统的强非线性动力学方程。应用能量迭代法得出系统存在主振动和亚谐振动周期解的必要条件,并求解此二阶强非线性非自治系统的频响函数及解析近似解。以某厂3800轧机主传动系统为例,利用数值仿真研究了非线性刚度、线性阻尼、扰动力矩对系统主振动和1/3次亚谐振动幅频特性的影响规律。研究结果为分析此类含非线性刚度的轧机主传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

含间隙多自由度轧机传动系统非线性扭振动力特性

建立含间隙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,采用改进的林滋泰德—庞加莱法(Modified Lindstedt-Poincare,MLP)法求解轧制负载摩擦和外扰激励下非线性系统的解析近似解,并运用MLP法与多尺度法相结合的方法得到该系统的分岔响应方程.采用奇异性理论研究系统在非自治情形下的分岔特性,得到不同参数下系统的分岔形态以及保持轧机稳定振动的参数区域.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,通过实际参数分析非线性刚度、间隙量、扰动力矩以及轧制力变化对传动系统扭振幅频响应的影响.其中,扰动力矩与间隙量是影响轧机传动系统扭振的主要因素,通过控制扰动力矩及间隙量可以降低扭振的幅值.研究结果为含间隙的轧机传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考.     

混合动力汽车传动系统纯电动模式下扭振主动控制研究

混合动力汽车传动系统受发动机、电机、传动构件、路面激励等多源激励以及模式切换时产生很大的动载荷,从而诱发复杂的扭转振动问题,直接影响传动系统的平顺性、可靠性与安全性.为了抑制传动系统的扭转振动,本文针对传动系统纯电动模式提出了一种基于混合自适应控制算法的主动控制策略.采用状态空间法建立了传动系统双质量运动学平衡方程,结合前馈控制器和反馈控制器,构建了传动电动模式的主动减振控制模型.通过分析理想模型阻尼比对控制效果的影响,获取了传动系统的最优阻尼比.通过仿真分析,对比了有无干扰情况下的控制效果,结果表明本文提出的混合自适应控制算法可降低传动系80％～ 90％的扭转振动并使系统稳定时间提前83％～ 87％,能够有效抑制HEV在纯电动模式下启动时的扭转振动,并且可以消除特定频率的外界干扰.     

镁板轧机主传动系统的模糊免疫PID控制

速度调节控制系统是四辊轧机主传动系统的重要组成环节,其控制性能直接关系板带材产品的轧机精度。针对轧机主传动系统的非线性和时变性等特点及板带材轧制过程中普遍存在的负载扰动等问题,设计了一种基于模糊免疫PID的速度自适应调节控制方案。该控制器借鉴了生物免疫系统的调节作用和模糊推理的非线性逼近能力,对工程设计PID速度控制器进行参数自调整。仿真结果表明,基于模糊免疫PID的速度自适应调节控制具有响应快、自适应性和鲁棒性强等优点,能够较好地实现对主传动系统的自适应控制。     

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。     

冷连轧机主传动系统非线性扭转振动控制分析

冷连轧机主传动系统非线性扭转振动给轧机安全运行带来严重后果,需要加以控制,以提高整机运行的安全稳定性。以某冷连轧机F3机架为研究对象,根据轧机主传动系统的非线性行为,建立包含非线性刚度、非线性阻尼及负载端非线性摩擦力的轧机主传动系统非线性扭转振动仿真模型;由于Hopf分岔是导致轧机主传动系统出现失稳振荡的重要原因之一,因此有必要对Hopf分岔现象进行有效的控制。基于Hopf分岔理论,构造非线性状态反馈控制器,针对该非线性系统,提出扩大稳定区域、改变分岔点行为及降低极限环幅值的Hopf分岔控制思路。由结果可知,扩大稳定区域使得系统稳定区域的范围有了很大的增加;降低极限环幅值通过引入非线性反馈环节,增加非线性反馈增益kn的大小来改变分岔点的行为,降低等幅振荡的幅值;两种方法都可实现自激振动行为的有效控制;可作为实际设计选择的重要参考。     

冷轧机传动系统振动测试与控制策略

针对某厂单机架冷轧机在轧制升速、稳速阶段存在的主机、卷取机电枢电流波动异常现象,使用霍尔传感器对轧机主传动直流调速系统的直流侧电枢电流进行检测.检测数据由数字示波器观测、导出并进行频谱分析.经对测试结果和所有可能外部扰动的分析发现,该轧机传动系统电流大范围波动主要是由于主传动系统的扭转振动以及外来负荷扰动.通过对振动频率的分析、配置速度环滤波时间常数和调整电流环比例系数之后,对轧机的扭振以及电流波动异常得到了很好的抑制,电流波动范围控制在士3％以内.     

考虑多间隙影响的轧机主传动系统扭振分析

打滑是大多数轧机传动系统产生扭转振动的主要因素,是导致轧机主传动系统异常破坏的原因之一。基于理论建模和数值模拟方法,针对5 000 mm厚板轧机,研究打滑状态下主传动系统含多个间隙及不同间隙简化形式对系统振动特性的影响规律。根据该轧机主传动系统的实际结构形式,将主传动系统简化为四自由度含多间隙非线性扭振模型,采用龙格-库塔方法进行数值计算,并利用Matlab软件编程进行仿真,得到考虑多间隙影响的系统动态响应数值计算结果。比较分析不同间隙简化形式对系统动态响应及各轴段扭矩放大系数的影响,以及不同间隙大小和位置对系统扭矩放大系数的影响。研究结果可为控制和分析工程实际中轧机间隙的影响提供理论参考。     

基于μ方法的电动车传动系统扭振鲁棒控制

针对电动车传动系统的扭转振动问题,基于混合μ综合鲁棒控制理论对传动系统控制进行研究。建立考虑永磁同步电机高阶未建模不确定性和参数摄动的某集中驱动式纯电动车传动系统不确定性模型;采用μ方法设计传动系统鲁棒控制器;在Matlab/Simulink软件环境中进行仿真计算,以验证所设计控制器的有效性。结果表明,该控制策略能够使系统获得较强的鲁棒性能与鲁棒稳定性,有效降低系统失稳的可能性。