轧机非线性垂振系统动力学特性及稳定性控制策略研究
[Abstract]:Facing the increasingly severe constraints of resources and environment and the contradiction between production capacity and demand, strip rolling production, as the main process of finished wood, needs to be further transformed and upgraded. However, the vibration of strip rolling mill often occurs in the process of high speed rolling, which hinders the development of high efficiency of rolling production, which is mainly reflected in the vibration in the direction perpendicular to the rolling caused by the stand and roll. It is the main reason to destroy the stability of rolling system and cause the fluctuation of rolling thickness. Therefore, in order to improve the rolling stability and precision of strip mill and improve the quality and performance of rolling products, the vibration behavior and suppression strategy of roll system of strip mill under the influence of many nonlinear factors are studied in this paper. Firstly, the stiffness nonlinearity of hydraulic cylinder caused by the difference of elastic modulus between piston rod and hydraulic oil and the nonlinear friction between piston and cylinder wall are studied. The influence of dynamic characteristics of rolling force and nonlinear characteristics of deformation lag on roll system vibration behavior of rolling mill. Secondly, the roll system structure of plate and strip mill is simplified into a spring-mass block model by means of concentrated mass method. Based on the generalized dissipative Lagrange principle, the roll system vibration model of plate and strip mill under the nonlinear constraint of hydraulic cylinder segment is established respectively. The roll system vibration model of plate and strip mill under the influence of dynamic characteristics of rolling force and the roll system vibration model of strip mill under the influence of nonlinear deformation of plate and strip mill are presented. Based on this model, a class of elastic and damped double segment nonlinear constraint model is proposed. The periodic response characteristics of roller system vibration system under the influence of nonlinear stiffness, nonlinear friction, rolling speed and external excitation of hydraulic cylinder are analyzed. The effects of various nonlinear factors on the amplitude frequency response and stability of roll system vibration system of strip mill are obtained. Then, the dynamic response of each system model is obtained by means of averaging method and incremental harmonic balance method. By using the singularity theory, the transition sets of the system under different constraints are obtained, and all bifurcation topologies of the roll system vibration system of plate and strip mill are obtained by selecting the opening parameters in each sub-region divided by the transition set. Based on the system bifurcation diagram and the maximum Lyapunov exponent curve, the bifurcation behavior of roll system vibration system with rolling speed, external excitation amplitude and frequency is analyzed, and the critical values of parameters when the system bifurcation is unstable are obtained. The conditional analytical expression of chaos in piecewise nonlinear constrained systems is obtained by using Melnikov method, and a time-delay state feedback control strategy for chaotic motion of piecewise nonlinear constrained systems is proposed. Finally, the vibration test platform of strip mill roll system is set up, and the vibration test experiment is carried out on the strip rolling line. The effectiveness of the nonlinear vibration model and the analysis results of the roll system of strip mill are verified by comparing the simulation results with the experimental results. The research in this paper will make up for the shortage of theoretical research on the modeling and dynamic characteristic analysis of roll system vibration system in our country. Aiming at the piecewise nonlinear constraint characteristics of hydraulic system of strip mill, a control strategy for chaotic motion of piecewise nonlinear constrained system is proposed. The results laid a foundation for improving the rolling speed under the premise of ensuring the rolling accuracy, and it is of great significance to improve the rolling stability and product quality of strip rolling.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG333
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本文编号:2409052
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