基于电磁耦合的轧机主传动系统振动机理与控制方法研究

发布时间：2017-06-15 10:13

  本文关键词：基于电磁耦合的轧机主传动系统振动机理与控制方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代钢铁工业正向着高速化、节能化、多样化方面前进,轧机作为钢材产业不可或缺的一部分,关系着现代钢铁工业的长远发展,因此,研究轧机振动机理不仅关系着我国工业效益的提升,而且对于科研技术的提升也有非常重大的意义。首先,电机与轧辊经各级齿轮、连接轴、减速机相连组成轧机主传动系统,现代轧机一般使用交流电机作为动力源,当轧机钢性连接时,综合交流电机转子内部复杂多变的磁电转化和转子空气摩擦阻力,建立了轧机交流传动系统机电耦合数学模型,应用数学多尺度法求解模型的数学方程,并求解出在发生共振时,系统的一阶近似解,同时用相平面法、Poinacre法等分析了转子感应电流频率对于轧机主传动机电耦合系统非线性参数共振的影响,求解得到系统产生分岔状态时的参数值。其次,当轧机系统弹性连接时,把电机转子磁链方程与机械系统方程相结合,建立了轧机主传动机电耦合系统数学模型,此模型摆脱了以往机电耦合模型复杂繁琐的积分环节和惯性阻碍,并利用数值方法研究了漏磁系数、定子时间常数、转子时间常数的变化对轧机主传动系统负载转速的振幅与调节时间的影响,并进一步加入电机内部空气摩擦这一非线性因素,研究了漏磁系数、定子时间常数、转子时间常数、空气摩擦系数对轧机主传动系统负载转速的振幅与调节时间的影响。再次,利用轧机机电耦合系统特点,应用电机磁链模型与轧机机械模型相耦合建立含有交流电机内部空气摩擦阻力的轧机主传动机电耦合系统数学模型,应用李亚普若夫第二法及Routh-Hurwitz稳定判据分析系统在非线性摩擦阻尼作用下的分岔情形,明确指出当系统出现Hopf分岔现象时所需要的充分与必要条件,并研究了亚临界分岔与电网电压频率对轧机主传动系统振动的影响。最后,在轧机主传动系统钢性连接时,依据自抗扰控制理论,建立自抗扰控制系统,并对比于传统PID控制系统,研究结果证明,自抗扰控制技术可以快速、平滑的控制轧机机电耦合系统,不但提高了系统的跟随性,还具有很高的稳态精度,同时也具有较强鲁棒性,为轧机系统提供了一个切实有效的控制方法。
【关键词】：轧机 机电耦合 电磁参数 振动特性 自抗扰控制
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 轧机主传动系统模型10-13
• 1.2.1 轧机系统的基本组成10-11
• 1.2.2 轧机系统的线性模型11-12
• 1.2.3 轧机系统的非线性模型12-13
• 1.3 轧机主传动系统的特性分析13-19
• 1.3.1 轧机振动特性影响因素13-17
• 1.3.2 非线性系统的分析方法17-19
• 1.4 轧机主传动系统振动控制方法19-20
• 1.5 论文主要研究内容20-23
• 第2章 自抗扰控制理论23-29
• 2.1 自抗扰控制器简介23
• 2.2 传统PID控制器的优缺点23-24
• 2.3 自抗扰控制器24-27
• 2.4 自抗扰控制器的发展27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 轧机交流传动机电耦合单质量系统特性分析29-39
• 3.1 轧机交流传动机电耦合单质量系统模型建立29-31
• 3.2 轧机交流传动机电耦合单质量系统共振分析31-34
• 3.3 轧机交流传动机电耦合单质量系统特性仿真分析34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 轧机交流传动机电耦合多质量系统特性分析39-62
• 4.1 轧机主传动电磁耦合系统振动特性研究39-52
• 4.1.1 轧机交流传动机电耦合两质量系统模型39-42
• 4.1.2 考虑空气摩擦的轧机机电耦合系统模型42
• 4.1.3 单纯磁参数对于轧机系统振动影响42-48
• 4.1.4 考虑电机内部非线性摩擦后磁参数对轧机系统的影响48-52
• 4.1.5 轧机交流传动机电耦合两质量系统仿真分析结果52
• 4.2 轧机交流传动机电耦合系统混沌振动分岔研究52-61
• 4.2.1 轧机交流传动机电耦合系统两质量模型的建立53-57
• 4.2.2 轧机交流传动系统机电耦合模型的规范形57-59
• 4.2.3 仿真研究59-61
• 4.2.4 结果分析61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 轧机交流传动机电耦合系统自抗扰控制62-70
• 5.1 自抗扰控制（ADRC）器参数设定62-63
• 5.2 轧机交流传动机电耦合系统的自抗扰控制实现63-68
• 5.2.1 ADRC设计63-65
• 5.2.2 ADRC仿真研究65-66
• 5.2.3 ADRC仿真结果分析66-68
• 5.3 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 导师简介77-78
• 作者简介78-79
• 学位论文数据集79

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