鋁板帶熱連軋機(jī)隨機(jī)動(dòng)力學(xué)特性及其最優(yōu)控制策略研究.pdf

1、鋁板帶熱連軋線的動(dòng)力學(xué)特性及其控制是保證其生產(chǎn)效率，提高軋制板帶質(zhì)量以及降低其維護(hù)成本的關(guān)鍵。本文采用理論與實(shí)驗(yàn)研究、多學(xué)科相互融合的研究手段，對(duì)國(guó)內(nèi)某“1+4”鋁板帶熱連軋線及其軋機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性及輥系優(yōu)化進(jìn)行了機(jī)理分析、模型創(chuàng)建、仿真、測(cè)試及驗(yàn)證，構(gòu)建了軋制力隨機(jī)干擾模型及軋機(jī)動(dòng)力學(xué)性能綜合指標(biāo)，提出了軋機(jī)輥系隨機(jī)最優(yōu)控制策略。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和分析，研究了軋機(jī)輥系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及軋機(jī)振動(dòng)的幅值、相位關(guān)系和頻帶能量分布等，獲得了其基本振動(dòng)

2、形態(tài)和特征，印證了軋機(jī)固有特性仿真結(jié)果;建立了軋制力時(shí)間序列模型和隨機(jī)干擾模型，對(duì)其進(jìn)行了時(shí)、頻域分析，驗(yàn)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(jī)隨機(jī)動(dòng)力學(xué)特性，研究表明板帶隨機(jī)物理和幾何特性可誘發(fā)軋機(jī)振動(dòng)，軋材和軋輥振紋與隨機(jī)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(shè)計(jì)變量，輥系振動(dòng)加速度為最小的優(yōu)化目標(biāo)，建立了基于可靠度的軋機(jī)輥系動(dòng)力學(xué)優(yōu)化模型，并對(duì)輥系進(jìn)

3、行了隨機(jī)優(yōu)化，得到了不同加速度安全閾值的失穩(wěn)概率相對(duì)應(yīng)的最佳固有頻率與阻尼比;構(gòu)建了軋機(jī)單自由度、兩自由度垂直振動(dòng)模型、并分別與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型耦合為軋機(jī)聯(lián)合模型及連軋線多軋機(jī)聯(lián)合模型，研究了主要軋制工藝參數(shù)對(duì)軋機(jī)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(jī)的穩(wěn)定性準(zhǔn)則;建立了二自由度板帶軋機(jī)輥系受隨機(jī)激勵(lì)的非線性隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用擬不可積Hamilton系統(tǒng)隨機(jī)平均法和奇異邊界理論分析了系統(tǒng)的全局隨機(jī)穩(wěn)定性，通過求解系統(tǒng)的FPK

4、方程得到軋機(jī)輥系的穩(wěn)態(tài)概率密度函數(shù);研究了隨機(jī)軋制力激勵(lì)下的輥系動(dòng)力可靠性，得出了軋機(jī)輥系隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)和動(dòng)力可靠度的變化規(guī)律;采用隨機(jī)最優(yōu)控制理論和方法對(duì)軋機(jī)輥系垂直振動(dòng)的主、被動(dòng)抑制進(jìn)行了深入的研究，構(gòu)建了軋機(jī)輥系綜合動(dòng)力性能指標(biāo)，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(duì)加速度和相對(duì)位移的均方響應(yīng)，提出了輥系隨機(jī)動(dòng)力學(xué)最優(yōu)控制策略。本文采用的基于隨機(jī)動(dòng)力學(xué)理論的軋機(jī)動(dòng)態(tài)特性分析和研究方法具有普遍性，所提出的隨機(jī)干擾模型建