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

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1、中图分类号：TP273论文编号：HBLG2016-392UDC：密级：公开硕士学位论文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作者姓名：卓丛林学科名称：控制工程研究方向：过程控制学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期:2015年11月30日申请学位类别：工程硕士导师姓名：张瑞成教授单位：华北理工大学电气工程学院王晓东高工单位：开滦（集团）公司服务分公司论文评阅人：王福斌副教授单位：华北理工大学电气工程学院赵春祥研究员单位：唐山亿立科技开发有限公司论文答辩日期：2016年01月13日答辩委员

2、会主席：赵春祥研究员关键词：轧机；机电耦合；电磁参数；振动特性；自抗扰控制唐山华北理工大学2016年3月ResearchonTheVibrationMechanismofRollingMillMainDriveSystemBosedonElectromagneticCouplingandControlMethodDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirem

3、entforthedegreeofMasterofEngineeringbyZhuoConglin(ControlEngineering)ProfessorSupervisor:ZhangRuichengMarch,2016独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡

4、献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□√自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要现代钢铁工业正向着高速化、节能化、多样化方面前

5、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

6、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。

7、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

8、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。图39幅；表0个；参51篇。关键词：轧机；机电耦合；电磁参数；振动特性；自抗扰控制分类号：TP273-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractModernironandsteelindustryareadvancingtowardshighspeed,energyconservationanddiversi