本文關鍵詞：基于多變量耦合非線性模型的軋機液壓壓下系統(tǒng)故障診斷研究

  更多相關文章： HAGC系統(tǒng) 故障診斷 非線性系統(tǒng)建模 微分幾何法解耦 觀測器

【摘要】：液壓厚度自動控制(HAGC)系統(tǒng)作為現(xiàn)代板帶軋機的核心技術,是集機、電、液于一體的復雜的非線性動力學系統(tǒng),具有不確定性、非線性、時變性等特點,該系統(tǒng)運行狀態(tài)的好壞對產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量具有重大影響,因此對其進行故障診斷技術的研究對提高軋機設備生產(chǎn)率和提高設備的管理水平具有重要的實際意義。首先,針對板帶軋機HAGC系統(tǒng)的參數(shù)變化導致的故障診斷困難及實際故障模擬費用高、危險性大等問題,本文重點分析HAGC系統(tǒng)中伺服閥出口壓力—流量這一典型非線性因素,應用模塊化建模的方法建立了一種較全面反映系統(tǒng)動態(tài)性能的多變量耦合非線性分布式動力學模型。并通過仿真分析和實驗數(shù)據(jù)驗證了所建模型的正確性和相比于線性模型更加貼近實際系統(tǒng)的優(yōu)越性。其次,在所建非線性系統(tǒng)模型的基礎上通過改變與系統(tǒng)故障相關的特征參數(shù),對系統(tǒng)不同工況下的故障進行模擬,通過實際軋制數(shù)據(jù)驗證所模擬故障的正確性,所獲得的故障特征可為實際系統(tǒng)故障診斷提供依據(jù)。再次,針對所建立的非線性模型,應用非線性微分幾何解耦理論中條件不變分布概念對系統(tǒng)進行解耦分析,得到了對板帶塑性系數(shù)變動引起的不確定魯棒可觀測解耦子系統(tǒng)。最后,基于可觀測子系統(tǒng),設計了一指數(shù)高增益觀測器,通過理論推導和仿真研究證明所設計觀測器穩(wěn)定并漸進收斂,殘差信號能夠檢測出伺服閥或液壓缸故障而對板帶塑性系數(shù)變動引起的不確定魯棒。通過實際軋制數(shù)據(jù)驗證了該方法的正確性和有效性,解決了系統(tǒng)擾動引起殘差時,必然通過放大閾值降低診斷精度的代價來解決這一問題。
【關鍵詞】：HAGC系統(tǒng) 故障診斷 非線性系統(tǒng)建模 微分幾何法解耦 觀測器
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG334.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景與意義11-14
• 1.1.1 HAGC系統(tǒng)在現(xiàn)代軋機中的重要作用11-12
• 1.1.2 HAGC系統(tǒng)的應用及發(fā)展12-13
• 1.1.3 HAGC系統(tǒng)故障診斷的意義13-14
• 1.2 HAGC系統(tǒng)故障診斷方法14-16
• 1.3 存在的主要問題16-17
• 1.4 課題來源以及主要研究內容17-19
• 1.4.1 課題來源17
• 1.4.2 主要研究內容17-19
• 第2章 HAGC系統(tǒng)建模及故障分析19-31
• 2.1 HAGC系統(tǒng)的組成及工作原理19-21
• 2.1.1 HAGC系統(tǒng)的組成19-21
• 2.1.2 HAGC系統(tǒng)的工藝特點21
• 2.2 HAGC系統(tǒng)部件故障分析及模型建立21-29
• 2.2.1 控制器21-22
• 2.2.2 伺服放大器22-23
• 2.2.3 伺服閥23-25
• 2.2.4 液壓缸25-27
• 2.2.5 軋機負載基本方程27-28
• 2.2.6 背壓回油管道28-29
• 2.2.7 傳感器29
• 2.3 HAGC系統(tǒng)非線性模型建立29-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第3章 HAGC系統(tǒng)的故障模擬及分析驗證31-43
• 3.1 HAGC系統(tǒng)動態(tài)響應分析31-35
• 3.1.1 軋制力閉環(huán)時系統(tǒng)對階躍信號響應特性分析31-33
• 3.1.2 軋制力閉環(huán)時系統(tǒng)對來料擾動響應特性分析33-35
• 3.2 HAGC系統(tǒng)故障模擬及分析35-37
• 3.2.1 伺服閥增益故障模擬與分析35-36
• 3.2.2 液壓缸泄漏故障模擬與分析36-37
• 3.2.3 系統(tǒng)油液混入空氣或水故障模擬與分析37
• 3.3 HAGC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)軋制過程瞬態(tài)分析37-40
• 3.3.1 伺服閥增益變大故障瞬態(tài)分析38-39
• 3.3.2 液壓缸泄漏故障瞬態(tài)分析39
• 3.3.3 油液混氣或水故障瞬態(tài)分析39-40
• 3.4 實驗數(shù)據(jù)對故障模擬驗證40-42
• 3.4.1 實驗平臺改造和數(shù)據(jù)采集介紹40-41
• 3.4.2 實驗數(shù)據(jù)對故障模擬驗證41-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 微分幾何理論對HAGC系統(tǒng)非線性模型解耦43-55
• 4.1 非線性系統(tǒng)解耦控制的概述43-44
• 4.2 非線性微分幾何理論基礎44-48
• 4.2.1 仿射非線性系統(tǒng)44-45
• 4.2.2 向量場45
• 4.2.3 Lie導數(shù)和Lie括號45-46
• 4.2.4 分布46-47
• 4.2.5 非線性坐標變換與微分同胚47-48
• 4.3 非線性系統(tǒng)不變分布與局部分解48-49
• 4.4 非線性系統(tǒng)局部可觀測性描述49-50
• 4.5 微分幾何法解耦原理50-52
• 4.6 解耦子系統(tǒng)計算52-54
• 4.6.1 規(guī)范狀態(tài)方程52-53
• 4.6.2 解耦子系統(tǒng)計算53-54
• 4.7 本章小結54-55
• 第5章 非線性系統(tǒng)指數(shù)增益觀測器設計55-65
• 5.1 觀測器故障診斷原理55-56
• 5.2 非線性指數(shù)增益觀測器設計56-62
• 5.2.1 問題描述56-57
• 5.2.2 指數(shù)增益觀測器設計57-58
• 5.2.3 仿真算例與分析58-62
• 5.3 實驗數(shù)據(jù)驗證與分析62-64
• 5.4 本章小結64-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-71
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果71-72
• 致謝72

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盧長耿;液壓壓下系統(tǒng)的動態(tài)特性[J];冶金設備;1985年04期

2 盧長耿;液壓壓下系統(tǒng)的動態(tài)特性(續(xù)完)[J];冶金設備;1985年05期

3 劉桂剛;;軋機液壓壓下系統(tǒng)的綜合分析及應用[J];中國高新技術企業(yè);2012年Z2期

4 盧權觀;液壓壓下系統(tǒng)常見疑難故障的原因分析及處理[J];冶金自動化;1997年04期

5 才宏,趙麗娟,單力軍;冷帶軋機液壓壓下系統(tǒng)的動特性分析[J];遼寧工程技術大學學報;2005年S1期

6 于志行;蘇磊;;軋機液壓壓下系統(tǒng)恒壓變量泵動態(tài)特征分析[J];鋼鐵研究;2009年06期

7 程洛英;李澤武;;新型軋機液壓壓下系統(tǒng)的研究[J];重型機械;2010年03期

8 潘勁軍,潘家林;油流量對液壓壓下系統(tǒng)頻寬的限制[J];冶金自動化;1982年01期

9 向樹春,王呈祥,肖志權;大型四輥軋機液壓壓下系統(tǒng)動態(tài)特性測試方法的研究及應用[J];冶金設備;1997年03期

10 張偉,王益群,高英杰;板帶軋機液壓壓下系統(tǒng)的建模與仿真[J];液壓與氣動;2004年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李慧敏;;軋機液壓壓下系統(tǒng)恒壓變量泵動態(tài)特征分析[A];中國金屬學會冶金設備分會2012年全國冶金設備液壓潤滑氣動技術交流會會刊[C];2012年

2 孔祥東;安雅雅;單東升;高英杰;;軋機液壓厚控系統(tǒng)參數(shù)化模型辨識與實驗研究[A];第四屆全國流體傳動與控制學術會議論文集[C];2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 董敏;基于數(shù)據(jù)融合的HAGC系統(tǒng)故障多判據(jù)診斷研究[D];燕山大學;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 宋波;基于多變量耦合非線性模型的軋機液壓壓下系統(tǒng)故障診斷研究[D];燕山大學;2016年

2 王建波;連軋管機液壓壓下系統(tǒng)的建模與仿真[D];內蒙古科技大學;2013年

3 李偉;300四輥軋機液壓壓下系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡控制仿真研究[D];燕山大學;2010年

4 徐猛;冷軋機輥系接觸分析及液壓壓下系統(tǒng)動態(tài)特性分析[D];東北大學;2012年

5 劉增光;連軋管機液壓壓下系統(tǒng)設計及動態(tài)特性仿真研究[D];太原理工大學;2008年

6 安雅雅;300四輥軋機壓下系統(tǒng)建模及系統(tǒng)辨識的研究[D];燕山大學;2006年

，

本文編號：1012548