项目名称: 非线性影响下高速轧机机-电-液耦合系统振动机理与控制方法

项目编号: No.51205018

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 机械工程学科

项目作者: 杨旭

作者单位: 北京科技大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 轧制过程中普遍存在的轧机振动现象会严重影响产品质量,降低生产效率,它已引起国内外的广泛关注。但轧机各子系统参数间的非线性、强耦合特性会对振动的分析与抑制带来困难。对此,本项目以四辊高速冷轧机为研究对象,探索机械、电气、液压及轧制工艺系统参数在动态条件下的耦合效应,推导非线性影响下高速轧机机-电-液耦合系统增量振动模型;利用现场数据和实验模型分析轧制工艺参数变化对系统稳定性的影响,运用非线性分析方法阐明自激振动系统的能量输入机制,揭示轧机耦合系统的振动机理;对模型受谐波参数激励引起的Hopf分岔现象,采用优化算法设计非线性反馈控制器参数,以避免亚临界分岔行为;根据轧机耦合系统中的分散不确定性,对经线性化处理后的板厚摄动分散系统传递函数模型,设计基于u综合/定量反馈理论的鲁棒控制器,并通过实时仿真平台对比控制算法性能。本项目的研究成果将为轧机振动机理分析与控制策略的研究提供有效方法和理论依据。

中文关键词: 振动机理;耦合动态模型;稳定性分析;故障诊断;控制策略

英文摘要: The phenomenon of vibration in high-speed rolling process has been recognized as a major restriction to the improvement of strip quality and productivity of rolling mills. Because of its nonlinearity and strong coupling effect in the parameters among rolling mill sub-systems, it makes difficulty for a better understanding of the vibration mechanism and control strategy. Based on that, some original research works will be developed in this field. By analyzing the vibration process of cold rolling mill, the coupling dynamic model, which couples with rolling process model, the mill stand structure model, the hydraulic servo system model and the control system model, is built with nonlinear effects. Numerical Simulation will verify the effectiveness and advancements of those models. Meanwhile,the influence to stability of rolling mill system by different working conditions will be discussed with industrial mill data, and the energy input mechanism of rolling self-excited vibration system is illustrated with some nonlinear analysis methods. In addition,in order to suppress instability oscillation of coupled rolling mill system caused by Hopf bifurcation, a nonlinear feedback controller is proposed to transfer bifurcation points of system, and the parameters of controller will be optimized. Simultaneously, with the

英文关键词: Vibration Mechanism;Coupling Dynamic Model;Stability Analysis;Fault Diagnosis;Control Strategy

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