Odată cu dezvoltarea continuă și progresul tehnologiei hidraulice, câmpurile sale de aplicare devin din ce în ce mai extinse. Sistemul hidraulic utilizat pentru a finaliza funcțiile de transmisie și control devine din ce în ce mai complexă, iar cerințele mai mari sunt prezentate pentru flexibilitatea sistemului și diverse performanțe. Toate acestea au adus cerințe mai precise și mai profunde pentru proiectarea și fabricarea sistemelor hidraulice moderne. Este departe de a putea îndeplini cerințele de mai sus numai prin utilizarea sistemului tradițional pentru a completa ciclul de acțiune predeterminat al actuatorului și pentru a îndeplini cerințele de performanță statică ale sistemului.
Prin urmare, pentru cercetătorii angajați în proiectarea sistemelor hidraulice moderne, este foarte necesar să se studieze caracteristicile dinamice ale sistemelor de transmisie și control hidraulic, să înțelegem și să stăpânească caracteristicile dinamice și schimbările de parametri în procesul de lucru al sistemului hidraulic, astfel încât să îmbunătățească și să perfecționeze în continuare sistemul hidraulic. .
1. Esența caracteristicilor dinamice ale sistemului hidraulic
Caracteristicile dinamice ale sistemului hidraulic sunt, în esență, caracteristicile pe care sistemul hidraulic le prezintă în timpul procesului de a pierde starea de echilibru inițială și de a ajunge la o nouă stare de echilibru. Mai mult, există două motive principale pentru ruperea stării de echilibru inițiale a sistemului hidraulic și declanșarea procesului său dinamic: unul este cauzat de schimbarea procesului a sistemului de transmisie sau de control; Cealaltă este cauzată de interferențe externe. În acest proces dinamic, fiecare variabilă a parametrului din sistemul hidraulic se schimbă cu timpul, iar performanța acestui proces de schimbare determină calitatea caracteristicilor dinamice ale sistemului.
2. Metoda de cercetare a caracteristicilor dinamice hidraulice
Principalele metode pentru studierea caracteristicilor dinamice ale sistemelor hidraulice sunt metoda de analiză a funcțiilor, metoda de simulare, metoda de cercetare experimentală și metoda de simulare digitală.
2.1 Metoda de analiză a funcțiilor
Analiza funcției de transfer este o metodă de cercetare bazată pe teoria controlului clasic. Analizarea caracteristicilor dinamice ale sistemelor hidraulice cu teoria controlului clasic este de obicei limitată la sisteme liniare cu un singur intrare și cu o singură ieșire. În general, modelul matematic al sistemului este stabilit mai întâi, iar forma sa incrementală este scrisă, iar apoi se realizează transformarea Laplace, astfel încât funcția de transfer a sistemului este obținută, iar apoi funcția de transfer a sistemului este transformată într -o reprezentare a diagramei Bode care este ușor de analizat intuitiv. În cele din urmă, caracteristicile de răspuns sunt analizate prin curba de frecvență de fază și curba de frecvență de amplitudine în diagrama Bode. Atunci când întâmpină probleme neliniare, factorii săi neliniari sunt adesea ignorați sau simplificați într -un sistem liniar. De fapt, sistemele hidraulice au adesea factori neliniari complexi, astfel încât există erori mari de analiză în analiza caracteristicilor dinamice ale sistemelor hidraulice cu această metodă. În plus, metoda de analiză a funcției de transfer tratează obiectul de cercetare ca o cutie neagră, se concentrează doar pe intrarea și ieșirea sistemului și nu discută starea internă a obiectului de cercetare.
Metoda de analiză a spațiului de stat este de a scrie modelul matematic al procesului dinamic al sistemului hidraulic studiat ca ecuație de stare, care este un sistem de ecuație diferențială de prim ordin, care reprezintă derivatul de prim ordin al fiecărei variabile de stare din sistemul hidraulic. O funcție a mai multor alte variabile de stat și a variabilelor de intrare; Această relație funcțională poate fi liniară sau neliniară. Pentru a scrie un model matematic al procesului dinamic al unui sistem hidraulic sub forma unei ecuații de stare, metoda utilizată în mod obișnuit este utilizarea funcției de transfer pentru a obține ecuația funcției de stare sau pentru a utiliza ecuația diferențială de ordin superior pentru a obține ecuația de stare, iar diagrama legăturii de putere poate fi, de asemenea, utilizată pentru a enumera ecuația de stare. Această metodă de analiză acordă atenție schimbărilor interne ale sistemului cercetat și poate face față problemelor cu mai multe intrări și cu mai multe ieșiri, ceea ce îmbunătățește foarte mult deficiențele metodei de analiză a funcției de transfer.
Metoda de analiză a funcțiilor, inclusiv metoda de analiză a funcției de transfer și metoda de analiză a spațiului de stare este baza matematică pentru ca oamenii să înțeleagă și să analizeze caracteristicile dinamice interne ale sistemului hidraulic. Metoda funcției de descriere este utilizată pentru analiză, astfel încât erorile de analiză apar inevitabil și este adesea utilizată în analiza sistemelor simple.
2.2 Metoda de simulare
În epoca în care tehnologia computerului nu era încă populară, utilizarea computerelor analogice sau a circuitelor analogice pentru a simula și analiza caracteristicile dinamice ale sistemelor hidraulice a fost, de asemenea, o metodă de cercetare practică și eficientă. Calculatorul analogic s -a născut înainte de computerul digital, iar principiul său este de a studia caracteristicile sistemului analogic bazat pe asemănarea din descrierea matematică a legilor în schimbare ale diferitelor cantități fizice. Variabila sa internă este o variabilă de tensiune în schimbare continuă, iar funcționarea variabilei se bazează pe relația de funcționare similară a caracteristicilor electrice ale tensiunii, curentului și componentelor din circuit.
Calculatoarele analogice sunt potrivite în special pentru rezolvarea ecuațiilor diferențiale obișnuite, astfel încât acestea sunt, de asemenea, numite analizatoare diferențiale analogice. Majoritatea proceselor dinamice ale sistemelor fizice, inclusiv sistemele hidraulice, sunt exprimate în forma matematică a ecuațiilor diferențiale, astfel încât computerele analogice sunt foarte potrivite pentru cercetarea de simulare a sistemelor dinamice.
Când metoda de simulare funcționează, diverse componente de calcul sunt conectate în funcție de modelul matematic al sistemului, iar calculele sunt efectuate în paralel. Tensiunile de ieșire ale fiecărei componente de calcul reprezintă variabilele corespunzătoare din sistem. Avantajele relației. Cu toate acestea, scopul principal al acestei metode de analiză este de a oferi un model electronic care poate fi utilizat pentru cercetarea experimentală, mai degrabă decât pentru a obține o analiză exactă a problemelor matematice, deci are dezavantajul fatal al preciziei scăzute de calcul; În plus, circuitul său analogic este adesea complex în structură, rezistent la capacitatea de a interfera cu lumea exterioară este extrem de slab.
2.3 Metoda de cercetare experimentală
Metoda de cercetare experimentală este o metodă de cercetare indispensabilă pentru analiza caracteristicilor dinamice ale sistemului hidraulic, mai ales atunci când nu există o metodă teoretică practică de cercetare, cum ar fi simularea digitală în trecut, ea poate fi analizată doar prin metode experimentale. Prin cercetări experimentale, putem înțelege intuitiv și cu adevărat caracteristicile dinamice ale sistemului hidraulic și modificările parametrilor conexi, dar analiza sistemului hidraulic prin experimente are dezavantajele perioadei lungi și costuri ridicate.
În plus, pentru sistemul hidraulic complex, chiar și inginerii cu experiență nu sunt siguri pe deplin de modelarea sa matematică precisă, astfel încât este imposibil să efectueze o analiză și o cercetare corectă asupra procesului său dinamic. Precizia modelului construit poate fi verificată eficient prin metoda de combinare cu experimentul, iar sugestiile de revizuire pot fi furnizate pentru a stabili modelul corect; În același timp, rezultatele celor două pot fi comparate prin simulare și cercetare experimentală în aceleași condiții de analiză, pentru a se asigura că erorile de simulare și experimente sunt în intervalul controlabil, astfel încât ciclul de cercetare să poată fi scurtat și beneficiile pot fi îmbunătățite pe baza asigurării eficienței și a calității. Prin urmare, metoda de cercetare experimentală de astăzi este adesea folosită ca mijloc necesar pentru a compara și verifica simularea numerică sau alte rezultate de cercetare teoretică ale caracteristicilor dinamice importante ale sistemului hidraulic.
2.4 Metoda de simulare digitală
Progresul teoriei controlului modern și dezvoltarea tehnologiei computerizate au adus o nouă metodă pentru studiul caracteristicilor dinamice ale sistemului hidraulic, adică metoda de simulare digitală. În această metodă, modelul matematic al procesului de sistem hidraulic este stabilit mai întâi și exprimat prin ecuația de stare, iar apoi soluția de domeniu de timp pentru fiecare variabilă principală a sistemului în procesul dinamic este obținută pe computer.
Metoda de simulare digitală este potrivită atât pentru sistemele liniare, cât și pentru sistemele neliniare. Poate simula modificările parametrilor sistemului sub acțiunea oricărei funcții de intrare, apoi poate obține o înțelegere directă și cuprinzătoare a procesului dinamic al sistemului hidraulic. Performanța dinamică a sistemului hidraulic poate fi prezisă la prima etapă, astfel încât rezultatele proiectării să poată fi comparate, verificate și îmbunătățite în timp, ceea ce poate asigura efectiv că sistemul hidraulic proiectat are o performanță de lucru bună și o fiabilitate ridicată. În comparație cu alte mijloace și metode de studiere a performanței dinamice hidraulice, tehnologia de simulare digitală are avantajele exactității, fiabilității, adaptabilitate puternică, economii economice și economice. Prin urmare, metoda de simulare digitală a fost utilizată pe scară largă în domeniul cercetării hidraulice dinamice de performanță.
3. Direcția de dezvoltare a metodelor de cercetare pentru caracteristicile dinamice hidraulice
Prin analiza teoretică a metodei de simulare digitală, combinată cu metoda de cercetare de comparare și verificare a rezultatelor experimentale, a devenit metoda principală pentru studierea caracteristicilor dinamice hidraulice. Mai mult, datorită superiorității tehnologiei de simulare digitală, dezvoltarea cercetării asupra caracteristicilor dinamice hidraulice va fi strâns integrată cu dezvoltarea tehnologiei de simulare digitală. Studiul aprofundat al teoriei modelării și al algoritmilor conexi ai sistemului hidraulic și dezvoltarea de software de simulare a sistemului hidraulic ușor de modelat, astfel încât tehnicienii hidraulici să poată dedica mai multă energie cercetării activității esențiale a sistemului hidraulic este dezvoltarea domeniului cercetării caracteristicilor dinamice hidraulice. una dintre direcții.
În plus, având în vedere complexitatea compoziției sistemelor hidraulice moderne, probleme mecanice, electrice și chiar pneumatice sunt adesea implicate în studiul caracteristicilor lor dinamice. Se poate observa că analiza dinamică a sistemului hidraulic este uneori o analiză cuprinzătoare a problemelor precum hidraulica electromecanică. Prin urmare, dezvoltarea de software de simulare hidraulică universală, combinată cu avantajele respective ale software-ului de simulare în diferite domenii de cercetare, pentru a obține simularea comună multidimensională a sistemelor hidraulice a devenit principala direcție de dezvoltare a metodei actuale de cercetare a caracteristicilor dinamice hidraulice.
Odată cu îmbunătățirea cerințelor de performanță ale sistemului hidraulic modern, sistemul hidraulic tradițional pentru a completa ciclul de acțiune predeterminat al actuatorului și pentru a îndeplini cerințele statice de performanță ale sistemului nu mai poate îndeplini cerințele, astfel încât este imperativ să se studieze caracteristicile dinamice ale sistemului hidraulic.
Pe baza expunerii esenței cercetării privind caracteristicile dinamice ale sistemului hidraulic, această lucrare introduce în detaliu patru metode principale de studiere a caracteristicilor dinamice ale sistemului hidraulic, inclusiv metoda de analiză a funcțiilor, metoda de simulare, metoda de cercetare experimentală și metoda de simulare digitală și avantajele și dezavantajele acestora. Se subliniază că dezvoltarea de software de simulare a sistemului hidraulic care este ușor de modelat, iar simularea comună a software-ului de simulare cu mai multe domenii sunt principalele direcții de dezvoltare ale metodei de cercetare a caracteristicilor dinamice hidraulice în viitor.
Ora post: 17-2023 ianuarie