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考虑轧制界面的非线性阻尼和辊系一机架间的非线性刚度影响，建立冷板带轧机两自由度垂向系统非线性自激振动模型。利用奇异值理论讨论不同参数条件下系统的稳定性，并通过平均法求解垂向振动系统一次近似解，得到系统的振幅、相位微分特性方程。分析了刚度、阻尼等非线性参数变化对系统稳定性及振动特性的影响，并采用数值仿真方法验证了理论推导结果的正确性，为抑制冷轧机垂向辊系系统振动提供了一定的理论指导。