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轧机主传动扭振系统稳定性分析与控制研究

作　者: 朱占龙
导　师: 刘彬
学　校: 燕山大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 轧机主传动扭振系统非线性主共振稳定性极限环时滞反馈控制
分类号: TG333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着轧制速度和强度的不断提高,轧制过程中轧机辊系系统时常出现异常扭振失稳现象。本课题以板带轧机为研究对象,研究从轧机主传动扭振系统建模、求解、稳定性分析以及扭振控制四个方面对非线性以及耦合非线性扭振系统展开系统研究,用解析的方法给出扭振系统的失稳规律以及控制方法,推动了轧机振动理论的进一步发展。研究轧机传动系统扭振产生机理,基于广义Lagrange原理,考虑传动中非线性刚度、非线性阻尼形式建立轧机扭振系统动力学模型,为进一步揭示扭振系统失稳规律以及控制方法提供理论模型。根据所建立的轧机非线性扭振动力学模型,运用非线性振动理论中的求解方法对周期激励下轧机扭振系统动力学模型进行了响应求解,重点研究了系统发生主共振情形下的近似解,用解析的形式得到轧机扭振失稳的振动形式及其响应规律。应用奇异性理论研究了含时变刚度和非线性阻尼的轧机扭振系统的稳定性问题,给出了系统转迁集上不同区域的分岔曲线的拓扑结构;通过运用Routh-Hurwitz稳定判据判断含耦合非线性阻尼的轧机扭振系统稳定性,得到系统稳定的充分必要条件;研究含间隙强非线性系统的稳定性,揭示轧机扭振系统的失稳变化过程。为避免系统失稳带来的危害,研究轧机主传动扭振系统的稳定性控制问题。通过设计时滞反馈控制器来实现轧机主传动系统的稳定性控制,为轧机的平稳运行提供理论依据,数值仿真验证所设计控制器的可行性和有效性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 轧机扭转振动的基本特征  11-13
  1.3 轧机扭振的国内外研究现状  13-18
    1.3.1 扭振机理的研究现状  13-16
    1.3.2 扭振控制技术的研究现状  16-18
  1.4 本文的主要内容  18-20
第2章轧机主传动系统扭振模型  20-30
  2.1 引言  20
  2.2 具有时变刚度和非线性阻尼的轧机扭振模型  20-23
  2.3 具有耦合非线性阻尼的轧机扭振模型  23-25
  2.4 具有间隙的强非线性轧机扭振模型  25-28
  2.5 本章小结  28-30
第3章轧机主传动扭振系统动态响应求解  30-42
  3.1 引言  30
  3.2 具有时变刚度和非线性阻尼的轧机扭振系统求解  30-33
  3.3 具有耦合非线性阻尼的轧机扭振系统求解  33-35
  3.4 具有间隙的强非线性轧机扭振系统求解  35-41
    3.4.1 强非线性系统的一阶近似解  35-39
    3.4.2 强非线性系统的分岔响应方程  39-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章轧机主传动扭振系统稳定性研究  42-53
  4.1 引言  42
  4.2 具有时变刚度和非线性阻尼的轧机扭振系统稳定性  42-45
    4.2.1 轧机主传动系统转迁集  42-44
    4.2.2 轧机主传动系统分岔图  44-45
  4.3 具有耦合非线性阻尼的轧机扭振系统稳定性  45-47
  4.4 具有间隙的强非线性轧机扭振系统稳定性  47-51
    4.4.1 含间隙轧机主传动系统奇异稳定性分析  47-48
    4.4.2 含间隙轧机主传动系统全局分岔图  48-50
    4.4.3 含间隙轧机主传动系统周期及混沌运动  50-51
  4.5 本章小结  51-53
第5章轧机主传动扭振系统的稳定性控制  53-69
  5.1 引言  53
  5.2 具有时变刚度和非线性阻尼轧机扭振系统稳定性控制  53-61
    5.2.1 分岔控制  53-57
    5.2.2 极限环的幅值控制  57-61
  5.3 具有耦合非线性阻尼轧机扭振系统稳定性控制  61-68
    5.3.1 轧机主传动系统幅频响应控制  61-65
    5.3.2 稳定性控制下的轧机扭振稳定区间及其验证  65-68
  5.4 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-76
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  76-77
致谢  77-78
作者简介  78

轧机主传动扭振系统稳定性分析与控制研究

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