Автоколебания одноклетьевых реверсивных станов холодной прокатки при периодическом воздействии внешней силы

При холодной прокатке тонких полос при определенных условиях возникают автоколебания. Причиной автоколебаний являются нелинейность процесса прокатки, возникновение отрицательного демпфирования в зоне контакта, синхронизация и захват частот в последних клетях многоклетьевых станов, неустойчивость прокатываемой полосы при больших скоростях прокатки. Моделирование процесса автоколебаний – это сложный процесс, при этом используются как экспериментальные, так и численные методы. Существенное влияние на процесс возникновения и прохождения автоколебаний может оказывать и система управления процессом прокатки. При работе одноклетьевых реверсивных станов экспериментально получена зависимость частоты автоколебаний от частоты вращения рабочих валков. Возникновение автоколебаний происходит на частоте, в три раза превышающей частоту вынуждающих колебаний. Кроме того, при работе АСУ ТП формируются регулирующие сигналы на усилие прокатки с частотой, равной частоте автоколебаний. Таким образом, клеть формирует самовозбуждающиеся колебания, АСУ ТП внешнее воздействие на колебательную систему. Регулирование стана осуществляется ПИ- и ПИД-регуляторами, являющимися, по сути, линейными системами. До тех пор, пока стан сохраняет свойства линейной колебательной системы, работа стана происходит штатно. С появлением автоколебаний стан становится существенно нелинейной системой и в управлении станом могут возникнуть проблемы. Используя уравнение Ван дер Поля, провели численный анализ поведения стана при воздействии на него внешних сил, формируемых рабочими валками и АСУ ТП. Показано, что нелинейная автоколебательная система при нулевых начальных условиях и отсутствии внешних сил остается в покое. При внешнем воздействии на систему с частотой, далекой от частоты автоколебаний, в системе возникают вынужденные колебания и формируется автоколебательный режим. При этом могут быть сформированы ультрагармонические колебания. При воздействии на систему силами с частотой, равной частоте автоколебаний, формируется гармоническое захватывание частоты. Формирование условий возникновения автоколебаний одноклетьевого стана может осуществляться непосредственно клетью стана и дополнительно усиливаться воздействием АСУ ТП.