主传动系统作为轧机的重要组成部分,在生产过程中频繁出现的扭振现象严重影响了产品的质量和产量,甚至引起设备损坏等严重后果,因此研究轧机主传动系统的失稳机理并提出控制策略具有重要的现实意义。轧机主传动系统由电气传动系统和机械传动系统两部分组成,系统的稳定性由这两部分共同决定。本课题以轧机主传动系统为研究对象,考虑电磁参数与机械参数的耦合作用建立非线性扭振模型,从机电耦合的角度研究引起系统失稳的非线性动力学行为,最终运用精确反馈线性方法设计非线性控制器。首先,考虑系统结构参数(机械参数和电气参数的耦合作用)和外扰激励等因素的影响,基于广义耗散系统Lagrange定理、电磁感应原理、牛顿第二定律,建立机电耦合扭振系统的非线性动力学方程。其次,分析了轧机主传动机电耦合系统的动力学行为。采用数值分析的方法,在负载幅值随时间发生波动的情况下,得到了系统的分岔图、最大李雅普诺夫指数图,并对其进行分析和研究。通过做出某一负载幅值下该非线性系统的相平面图、庞加莱截面图、时间历程图,对系统的运动状态进行判断。最后,用精确反馈线性化的方法设计了非线性系统的控制器,在该控制器的作用下,系统由原来的混沌运动变为稳定运动。该非线性控制器在设计的过程中,对系统进行了线性化处理,但是该过程没有忽略系统的任何非线性项,因而具有很高的精确性。