鋁板帶熱連軋機隨機動力學特性及其最優(yōu)控制策略研究.pdf

1、鋁板帶熱連軋線的動力學特性及其控制是保證其生產效率，提高軋制板帶質量以及降低其維護成本的關鍵。本文采用理論與實驗研究、多學科相互融合的研究手段，對國內某“1+4”鋁板帶熱連軋線及其軋機的穩(wěn)定性、可靠性及輥系優(yōu)化進行了機理分析、模型創(chuàng)建、仿真、測試及驗證，構建了軋制力隨機干擾模型及軋機動力學性能綜合指標，提出了軋機輥系隨機最優(yōu)控制策略。通過現(xiàn)場測試和分析，研究了軋機輥系的運動規(guī)律及軋機振動的幅值、相位關系和頻帶能量分布等，獲得了其基本振動

2、形態(tài)和特征，印證了軋機固有特性仿真結果;建立了軋制力時間序列模型和隨機干擾模型，對其進行了時、頻域分析，驗證了所用建模理論和分析方法的適用性;研究了鋁板帶熱連軋機隨機動力學特性，研究表明板帶隨機物理和幾何特性可誘發(fā)軋機振動，軋材和軋輥振紋與隨機軋制力功率譜密度成正比，得到了輥縫方差和功率譜密度隨軋制速度的變化規(guī)律;提出了以輥系固有頻率和阻尼比為設計變量，輥系振動加速度為最小的優(yōu)化目標，建立了基于可靠度的軋機輥系動力學優(yōu)化模型，并對輥系進

3、行了隨機優(yōu)化，得到了不同加速度安全閾值的失穩(wěn)概率相對應的最佳固有頻率與阻尼比;構建了軋機單自由度、兩自由度垂直振動模型、并分別與扭轉振動模型耦合為軋機聯(lián)合模型及連軋線多軋機聯(lián)合模型，研究了主要軋制工藝參數(shù)對軋機和軋制過程穩(wěn)定性的影響，得到了鋁板帶熱連軋線及其軋機的穩(wěn)定性準則;建立了二自由度板帶軋機輥系受隨機激勵的非線性隨機動力學模型，運用擬不可積Hamilton系統(tǒng)隨機平均法和奇異邊界理論分析了系統(tǒng)的全局隨機穩(wěn)定性，通過求解系統(tǒng)的FPK

4、方程得到軋機輥系的穩(wěn)態(tài)概率密度函數(shù);研究了隨機軋制力激勵下的輥系動力可靠性，得出了軋機輥系隨機振動響應和動力可靠度的變化規(guī)律;采用隨機最優(yōu)控制理論和方法對軋機輥系垂直振動的主、被動抑制進行了深入的研究，構建了軋機輥系綜合動力性能指標，確定了最優(yōu)控制力，研究了不同固有頻率和阻尼比下輥系絕對加速度和相對位移的均方響應，提出了輥系隨機動力學最優(yōu)控制策略。本文采用的基于隨機動力學理論的軋機動態(tài)特性分析和研究方法具有普遍性，所提出的隨機干擾模型建