基于ARX模型的控制系统辨识及稳定性分析

应用系统辨识技术,基于ARX模型,建立了热连轧机液压压下控制系统的动态数学模型.系统的输入和输出数据分别采用轧机压下闭环系统电液伺服阀控制信号和辊缝位移信号;模型的参数估计采用最小二乘估计法(LSCE),模型阶的辨识采用赤池信息准则(AIC).使用数据验证模型3步预测输出数据,并与实际测量数据对比研究了辨识模型的拟合精度,采用残差分析法检验了模型的有效性.仿真分析结果表明:辨识的模型是有效的.建立的轧机压下控制系统的数字化模型是计算机仿真分析的基础,也是控制器优化设计的依据,同时也为研究轧机振动特性提供了重要手段.

热连轧机自激振动诊断与振动机理分析

描述了热连轧机的现场多点振动测试方法,利用振动信号的功率谱分析和小波包分析等现代信号分析技术,深入研究了轧机自激振动机理并诊断了振源位置。分析结果表明,研究对象的轧机压下系统位移传感器定尺支座结构是引起系统不稳定的敏感部位。该结构参数不合理,是导致压下系统反馈信号严重失真,诱发轧机工作机座自激振动的根源。分析结果和诊断结论对于制定合理的结构动力学修改策略,消除轧机自激振动具有重要的意义。

热连轧机位移传感器结构的试验模态分析

辊缝位移传感器是轧机压下控制系统(Automatic gauge control,AGC)的关键元件,也是轧机AGC控制系统的反馈环节之一。辊缝位移反馈信号受传感器结构动态特性的强烈影响,传感器结构设计不合理甚至危及轧制过程的稳定性。模态参数可以完整地描述结构的动态特性,在结构动态设计和结构动力学修改阶段,必须进行有效的动态特性分析。采用单点激励、多点加速度响应拾振,对热连轧机辊缝位移传感器的外壳和位移传递杆结构进行了振动测试。以试验模态分析理论为基础,使用最小二乘复指数法(Least square complex exponent,LSCE),提取传感器结构的模态参数。分析结果表明,传感器外壳的垂直振动模态频率与热连轧机架的垂直振动模态频率接近,会对轧机工作机座的振动形成耦合,其动态特性对轧制过程的稳定性有严重危害。这些分析结果对建立轧机压下控制系统仿真模型以及进行结构动力学修改都具有重要意义。

四辊轧机的六自由度垂直振动模型研究

提出一种四辊轧机工作机座垂直振动的六自由度集中质量模型,利用MATLAB软件平台对机座垂直振动的固有频率进行了数值计算。现场振动测试结果表明,计算结果比较精确。所构建的轧机工作机座垂直振动模型可以用于进行动力学仿真分析和结构动力学修改,对于全面掌握和了解四辊轧机的振动特性、避免轧机产生垂直自激振动和提高轧机的生产效率及轧制产品质量都有重要的理论和实际意义。

自动化立体仓库巷道堆垛机的振动测试与工作模态分析

在运行条件下对自动化立体仓库巷道堆垛机进行了振动测试。使用频域分解技术 (FDD)和时域随机状态子空间辨识技术 (SSI)分别从加速度响应数据提取了堆垛机的工作模态参数 ,包括固有频率、阻尼比和模态振型。在 0～ 87Hz频带内采用两种不同的模态参数辨识方法估计的 5个模态相当一致。分析结果表明 :两种辨识算法都是有效的 ,估计的模态参数是可靠的。分析结果对于堆垛机的动力学修改和运行状态监控有重要的应用价值。

基于模态理论的振动结构声辐射信号特征提取方法及其应用

论述了结构振动与声辐射之间的传递特性,以堆垛机结构为对象进行了试验研究。通过模态参数测试和声辐射信号分析验证了理论分析的正确性。提出了一种基于模态频率的声信号频域特征信息提取方法,并将该方法用于堆垛机结构的冲击载荷分类识别研究。结果表明,声谱峰值频率与结构模态频率具有相当好的一致性,声谱幅值分布反映冲击载荷的特性;采用所提出的方法提取的声信号特征信噪比高,用于振动结构冲击载荷分类识别是合理的和有效的。由于设备发生故障必然导致载荷的变化而使所辐射的声信号发生变化,加之声信号获取成本低且有近场非接触测量的优点,所以提出的声信号特征提取方法在机械设备运行状态监测和故障诊断方面具有重要的应用价值。

基于LSCE算法和FDD算法的振动筛动态特性研究

论述了工作模态分析的频域分解方法 (FDD) ,采用 DP4 4 0数据采集分析仪 ,按一点随机激励、多点加速度响应对振动筛进行了振动测试。使用 FDD算法与最小二乘复指数法 (L SCE)分别对振动筛进行了模态分析 ,并对两种分析结果进行了比较研究。在 0 - 78Hz频带内 ,两种方法所提取的 9阶模态参数相当接近。分析结果表明 ,FDD算法是有效的 ,可以用于大型机械结构的工作模态分析。所获得的振动筛结构的动态特性准确、可靠 ,可以作为动力学修改和灵敏度分析的依据。

热连轧机磁栅尺结构的模型参数辨识

应用系统辨识技术,采用受控自回归(auto egressive exogeneous,简称ARX)模型结构和Matlab系统辨识工具箱,辨识了热连轧机辊缝位移传感器的动力学模型参数,建立了该传感器结构的动态数学模型。系统的输入和输出数据分别为同步记录的轧机相应位置的振动加速度信号,ARX模型的参数估计采用最小二乘估计法(LSCE),辨识模型的拟合度达到79.48%。辨识结果表明,传感器外壳圆盘结构的刚度和阻尼太小,对轧机垂直振动系统的影响严重,说明其结构设计不合理,需要进行结构动力学修改。

重介质旋流器运行状态振动监测和故障诊断方法研究

对旋流器的运行状态监测和故障诊断方法进行了研究,提出了采用加速度传感器监测旋流器堵塞状态的振动监测方法。通过现场试验,优化了加速度传感器的配置,研究分析了信号处理和特征提取方法的有效性。结果表明,通过振动信号的统计分析和频域分析,可以有效地提取旋流器的堵塞状态特征,进而预报旋流器的堵塞状态,为选煤厂的安全平稳运行创造条件。

光电反射式动态扭矩测试方法研究

针对等直径转轴动态扭矩测试方法计算模型和测量装置复杂以及测试范围受限等问题,提出了一种基于DASP的光电反射式动态扭矩测试方法。建立由光电反射式传感器和DASP系统等组成的动态扭矩测试系统,利用传感器光电脉冲信号的时差和相对转角,来实现动态扭矩测量。实测结果表明,通过调整传感器的位置,就可以实时、精确地实现扭矩的非接触式测量。这种测试方法为转轴的扭矩测试提供了一种新的技术途径。

轧机自激振动诊断和结构动力学修改

轧机是计算机控制的复杂机电系统。由于设计问题、结构损伤或系统故障,在某种条件或干扰下,可能产生持续自激振动。轧机的这种运行故障严重影响产品质量,损坏设备,甚至使生产中断。提出一种基于多参数同步综合测试、系统辨识和动力学分析与修改的综合方法,从试验与理论上分析了轧机产生自激振动的原因与消除方法。在研究的工程实例中,由辊缝位移传感器安装结构的动力学特性造成辊缝位移信号的响应延迟,引发板厚液压控制系统(AGC)非线性自激振动,从而产生整机持续的剧烈强迫振动。通过结构动力学修改,最大限度地减小位移反馈信号的延迟时间,大幅度地提高了系统的闭环稳定性,消除了正常工作条件(或正常扰动)下的自激振动,从而保证了轧机高效、稳定地工作。

防爆胶轮车车架轻量化设计研究

为了减轻某矿用防爆胶轮车整体重量,根据胶轮车的行驶工况和承载情况,分别建立了前后车架的CAD模型和有限元模型,采用有限元法对车架进行应力分析,以评价车架结构的强度。在有限元分析基础上,对现有的车架结构进行轻量化设计,车架质量由2112kg减为1856kg,减重12%。分析结果表明优化后模型的应力强度符合材料的许用应力,优化结果是可行的,为胶轮车的改进设计提供理论依据。

矿用防爆胶轮车动态应力数值模拟研究

针对矿用防爆胶轮车井下作业时受力复杂的特点,分别建立了车体多体动力学模型和车架有限元模型。应用虚拟样机技术模拟真实的工况,提取搓板路面工况下随机激励的峰值,进而通过有限元法对车架进行动态应力分析。有限元分析结果表明整个车架的最大动应力满足强度要求。

重型汽车变速箱箱体有限元模态分析

变速箱是汽车传动系统的主要部件之一,它的振动必然带来汽车整车的振动和噪音,影响汽车的整车性能。以重型汽车变速箱箱体为研究对象,应用PRO/E软件建立箱体的三维实体模型,并利用ANSYS软件建立箱体的有限元模型,完成了箱体的有限元模态分析。分析结果可为寻找变速箱箱体产生振动的敏感部位和箱体的结构优化设计提供依据。

某矿用防爆胶轮车车架的动态仿真分析及结构优化设计

为改善某矿用防爆胶轮车的性能,优化胶轮车车架的结构,采用ADAMS软件对其进行虚拟样机实验,提取搓板路面工况下随机激励的峰值,进而通过有限元法对车架进行动态应力仿真分析,并对车架结构进行优化设计,在满足结构强度要求的情况下,车架质量减轻12%。

高速轧机振动问题研究综述

高速连轧机普遍存在振动问题。轧制板带越薄、速度越高,振动问题越严重。轧机振动不仅严重影响带钢精度和表面质量,而且危害设备安全运行。本文综述了近年来轧机振动问题的研究历程,归纳了轧机主要的振动形式,论述了高速连轧机的各种振动机理、相关的研究方法及研究成果,分析了目前研究中存在的问题和难点,提出了关于轧机振动控制的进一步研究方向。

高速轧机耦合振动问题研究进展及评述

高速连轧机普遍存在振动问题,微晶超高强度钢轧制时尤为明显。轧制板带越薄、速度越高,振动问题越严重。轧机振动不仅严重影响带钢精度和表面质量,而且危害设备安全运行。轧机振动问题研究受到学术界和产业界的广泛关注。本文综述了近年来轧机振动问题的研究历程,归纳了轧机主要的振动形式,重点阐述了高速连轧机的各种耦合振动机理、以及相关的研究方法及研究成果,分析了目前研究中存在的问题及难点,提出了关于轧机振动控制的进一步研究方向。

矿用防爆胶轮车车架优化设计及其静动态分析

针对当前某矿用防爆胶轮车质量较大及车架局部刚性较弱的问题,通过HyperWorks的静、动态尺寸优化分析确定出车架各区域钢板的理想厚度,并依据动、静态安全系数对车架模型的钢板厚度作了减薄处理.修改后的模型经ANSYS分析显示前车架前端区域出现了应力集中现象,变形超出设计要求.结合车架的模态分析结果,发现变形较大的原因为前车架前端横向刚度较弱.通过在车架前端局部增加两横梁,重新分析后,结果理想,能够达到车架的设计要求.经优化后,车架总质量减轻了18.27%,车架的约束模态频率相比原结构有较大的增加.

重载汽车齿轮变速箱振动与噪声特性

针对重载汽车齿轮变速箱的工作特点,对该齿轮箱的空档、十个前进档、两个倒档的稳态运行及其升速过程进行振动与噪声测试,并对振动信号进行时域和频谱分析。分析结果对于了解齿轮变速箱的振动与噪声特性以及基于振动和噪声信号的齿轮箱质量评价具有重要意义,并且为研究以减振降噪为目的的齿轮箱结构动力学优化设计奠定基础。

刀具几何参数检测装置的光学系统设计

对刀具几何参数检测装置的光学系统进行了深入的研究与分析,并设计出一套测量精度为的光学检测系统。该光学系统分为成像系统和照明系统两部分,并分别利用远心光路和柯勒照明方式对其进行了详细地设计。该光学系统的研制成功,能够大大提高刀具检测装置的测量精度,具有良好的工程应用价值。