軋機壓下系統機電液耦合致振機理及主動自抑制方法

《軋機壓下系統機電液耦合致振機理及主動自抑制方法》是依託太原理工大學，由靳寶全擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：軋機壓下系統機電液耦合致振機理及主動自抑制方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：靳寶全
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

軋機壓下系統集機械、電子、液壓、控制多個子系統於一體，在回響極值頻率或外界擾動作用下，其子系統之間的非設計目的耦合可能會被激發，造成機電耦合振動或機液耦合振動，由於耦合的傳遞，該類振動實質上是機電液耦合振動，嚴重影響產品質量甚至造成重大破壞。本研究利用機電液耦合振動的特點，提出實時多源異類數據融合方法識別與線上主動自抑制的解決方案。掌握機電液耦合振動規律並實時抑制振動對於提高軋機壓下系統性能具有重要的科學意義。本申請從機電液耦合角度進行機理探索，研究建立壓下系統數學與虛擬樣機模型，並分析機電液耦合致振機理。進而研究線上實時信息採集與並行數據處理，通過多源異類數據融合實時識別故障特徵。設計線上實時振動主動抑制器，從耦合傳遞途徑上進行投切控制，實現機電液耦合振動的線上主動自抑制。本項目的實施將提供一種解決壓下系統機電液耦合振動的新方法，也為解決其它複雜機電液協同操縱系統的耦合振動問題提供借鑑。

結題摘要

液壓壓下系統具有組件多、負載複雜、參數時變等特點，該類系統振動涉及的因素較多，研究難度大，到目前仍是困擾軋鋼業的一個技術難題。 本項目研究了軋機壓下系統機電液耦合基礎機理。研究考慮位移反饋機構動剛度機電液耦合理論，通過建立的多自由度質量彈簧無阻尼運動微分方程，可靈活分析機電液耦合動力學特性，選取特徵參數，定性分析致振參數及其致振機理，建立了考慮機電液耦合特性的等效質量及等效剛度的質量矩陣模型。研究了軋機壓下系統機電液耦合虛擬樣機研究與試驗研究, 以六輥冷軋機壓下裝置為研究對象，根據軋機的工作原理，在Pro/E三維實體建模軟體環境下，進行六輥軋機的軋輥、支承輥、軸承、軸承座及機架的結構設計，用ADAMS機械設計軟體設計搭建軋機的機械模型,並用simulink對控制進行仿真分析，設計了PI-DOB 控制器，提高了軋機壓下電液伺服系統的擾動抑制性能。實現了軋機機電液耦合振動的線上故障識別，設計了一種線上監測診斷系統，實現了機電液耦合振動實時信號並行採集與處理，而且系統具有遠程訪問的圖形用戶界面；設計了一種軋機壓下系統機電液耦合垂向振動的測量裝置，同時從機械、電氣、液壓三方面採集信號，並通過信號處理分析對軋機機電液耦合垂向振動進行線上檢測識別和報警的裝置。設計了線上振動抑制器，選擇數位訊號處理功能強大的FPGA晶片實現自適應陷波濾波處理，對其進行了變步長疊代算法改進了LMS算法的收斂性，設計了A/D轉換接口以及並行數位訊號接口以提高濾波器的實用性。 項目執行過程中取得的主要成就有：發表期刊論文13篇，其中被SCI收錄2 篇，EI收錄4 篇，中文核心6篇，會議論文1篇（EI收錄）；申請國家發明專利6項，其中已授權5項，軟體著作權1項，參加國內、國際會議11次，在本項目的資助下，培養碩士5名，博士生3名。 本項目研究不僅對解決軋機液壓壓下系統振動具有重要意義，而且研究成果可套用到航空、武器、工程機械、船舶、大功率振動台及其 它冶金行業等需要考慮機電液耦合關係的液壓控制領域。