基于动态摩擦力的板带轧机压下系统特性分析与研究

作     者：肖永志 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张伟

授予年度：2010年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：动态摩擦力 板带轧机 液压压下系统 动态特性 Lugre模型 遗传算法 系统辨识 阻尼特性 

摘      要：本文以研究由于摩擦力引起的板带轧机液压压下系统动态特性的影响和变化为目的,在对国内外研究现状进行了深入分析的基础上,对板带轧机液压压下系统的各个环节进行了研究。 首先为了对板带轧机液压压下系统做整体的、针对性的研究,在参考众多学者研究的基础上,建立了含有非线性阀控非对称缸模型;针对轧机液压压下系统中垂直方向的多自由度负载的特点,建立了系统多自由度负载受力模型;考虑到轧机系统中管道等因素的影响,建立了包含泄漏、管道、非对称阀控缸、多自由度负载的轧机液压压下系统的动态模型,为之后的研究打下良好的基础。 然后围绕动态摩擦力分析了摩擦学的发展概况以及摩擦模型的发展,并且对比分析了各种摩擦模型的优劣,综合各方面的特点,选择了既能表现动态摩擦本质,又能较方便的用于工程实际的Lugre摩擦模型作为对轧机液压压下系统的补充。 为了确定摩擦模型的静动态参数,本文首先对摩擦模型的数学表达式进行了简单分析,得到一些规律,然后通过手动搜索和遗传算法辨识两种方法在大量实验数据支持下对摩擦模型参数进行了辨识,并且获得了比较符合实际的参数组合,最后通过小范围改动各个参数的变化范围获得了每个参数变化对系统输出的影响,并通过不同信号对比确定参数影响的正确性。 接下来本文把分析得到的Lugre摩擦模型加入到轧机液压压下系统控制模型中去,分析了由于动态摩擦力引起的系统时域及频域动态特性的变化。本文还分析了加入动态摩擦模型后系统的阻尼特性以及通过系统辨识方法得到系统的等效阻尼比。 通过对300轧机进行了实验研究,对比仿真结果验证了仿真模型的准确性,说明了动态摩擦力在轧机液压压下系统中的重要作用以及对系统动态特性的影响效果,弥补了系统仿真模型的不足。