Odată cu dezvoltarea continuă și progresul tehnologiei hidraulice, domeniile sale de aplicare devin din ce în ce mai extinse.Sistemul hidraulic utilizat pentru completarea funcțiilor de transmisie și control devine din ce în ce mai complex și sunt propuse cerințe mai mari pentru flexibilitatea sistemului și diversele 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 doar prin utilizarea sistemului tradițional pentru a finaliza ciclul de acțiune predeterminat al actuatorului și pentru a îndeplini cerințele de performanță statică ale sistemului.
Prin urmare, pentru cercetătorii implicați în proiectarea sistemelor hidraulice moderne, este foarte necesar să se studieze caracteristicile dinamice ale sistemelor de transmisie și control hidraulice, să înțeleagă și să stăpânească caracteristicile dinamice și modificările parametrilor în procesul de lucru al sistemului hidraulic, astfel încât să îmbunătăți și perfecționează 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 pierdere a stării inițiale de echilibru și de atingere a unei noi stări de echilibru.Mai mult, există două motive principale pentru ruperea stării inițiale de echilibru a sistemului hidraulic și declanșarea procesului său dinamic: unul este cauzat de schimbarea procesului a sistemului de transmisie sau control;celălalt este cauzat de interferențe externe.În acest proces dinamic, fiecare variabilă de parametru din sistemul hidraulic se modifică în timp, iar performanța acestui proces de schimbare determină calitatea caracteristicilor dinamice ale sistemului.
2. Metoda de cercetare a caracteristicilor dinamice hidraulice
Principalele metode de studiere a caracteristicilor dinamice ale sistemelor hidraulice sunt metoda analizei funcționale, metoda simulării, metoda cercetării experimentale și metoda simulării digitale.
2.1 Metoda analizei functionale
Analiza funcției de transfer este o metodă de cercetare bazată pe teoria clasică a controlului.Analiza caracteristicilor dinamice ale sistemelor hidraulice cu teoria clasică de control este de obicei limitată la sisteme liniare cu o singură intrare și cu o singură ieșire.În general, se stabilește mai întâi modelul matematic al sistemului și se scrie forma lui incrementală, apoi se realizează transformarea Laplace, astfel încât se obține funcția de transfer a sistemului, iar apoi funcția de transfer a sistemului este convertită într-un Bode reprezentare diagramă care este ușor de analizat intuitiv.În final, caracteristicile răspunsului sunt analizate prin curba fază-frecvență și curba amplitudine-frecvență din diagrama Bode.Când întâmpinați probleme neliniare, factorii săi neliniari sunt adesea ignorați sau simplificați într-un sistem liniar.De fapt, sistemele hidraulice au adesea factori neliniari complecși, 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 pe o cutie neagră, se concentrează doar pe intrarea și ieșirea sistemului și nu discută starea internă a obiectului de cercetare.
Metoda analizei spațiului de stări este de a scrie modelul matematic al procesului dinamic al sistemului hidraulic studiat ca o ecuație de stare, care este un sistem de ecuații diferențiale de ordinul întâi, care reprezintă derivata de ordinul întâi a fiecărei variabile de stare din sistemul hidraulic. sistem.O funcție a mai multor alte variabile de stare și variabile 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 de a folosi funcția de transfer pentru a deriva ecuația funcției de stare sau de a utiliza ecuația diferențială de ordin superior pentru a deriva ecuația de stare și diagrama legăturii de putere pot fi, de asemenea, utilizate pentru a enumera ecuația de stare.Această metodă de analiză acordă atenție modificărilor interne ale sistemului cercetat și poate face față problemelor cu mai multe intrări și mai multe ieșiri, ceea ce îmbunătățește considerabil deficiențele metodei de analiză a funcției de transfer.
Metoda de analiză a funcției, inclusiv metoda de analiză a funcției de transfer și metoda analizei 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 apar inevitabil erori de analiză și este adesea folosită în analiza sistemelor simple.
2.2 Metoda de simulare
În epoca în care tehnologia computerelor nu era încă populară, utilizarea calculatoarelor analogice sau a circuitelor analogice pentru a simula și analiza caracteristicile dinamice ale sistemelor hidraulice era, 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 pe baza asemănării în descrierea matematică a legilor în schimbare ale diferitelor mărimi 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, așa că sunt numite și analizoare diferențiale analogice.Majoritatea proceselor dinamice ale sistemelor fizice, inclusiv sistemele hidraulice, sunt exprimate în forma matematică a ecuațiilor diferențiale, astfel încât calculatoarele analogice sunt foarte potrivite pentru cercetarea prin simulare a sistemelor dinamice.
Când metoda de simulare funcționează, diferite componente de calcul sunt conectate conform modelului matematic al sistemului, iar calculele sunt efectuate în paralel.Tensiunile de ieșire ale fiecărei componente de calcul reprezintă variabilele corespunzătoare din sistem.Avantajele relației.Totuși, scopul principal al acestei metode de analiză este de a oferi un model electronic care poate fi utilizat pentru cercetări experimentale, mai degrabă decât de a obține o analiză precisă 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 slabă.
2.3 Metoda de cercetare experimentală
Metoda cercetării experimentale este o metodă de cercetare indispensabilă pentru analiza caracteristicilor dinamice ale sistemului hidraulic, mai ales când nu există în trecut o metodă practică de cercetare teoretică precum simularea digitală, 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 aferenti, dar analiza sistemului hidraulic prin experimente are dezavantajele perioadei lungi și costului ridicat.
În plus, pentru sistemul hidraulic complex, chiar și inginerii cu experiență nu sunt pe deplin siguri de modelarea sa matematică exactă, astfel încât este imposibil să se efectueze o analiză și cercetare corectă asupra procesului său dinamic.Precizia modelului construit poate fi verificată eficient prin metoda combinării cu experimentul și pot fi furnizate sugestii de revizuire pentru a stabili modelul corect;în același timp, rezultatele celor două pot fi comparate prin simulare și cercetare experimentală în aceleași condiții 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 poate fi îmbunătățită pe baza asigurării eficienței și calității.Prin urmare, metoda de cercetare experimentală de astăzi este adesea folosită ca mijloc necesar pentru a compara și a verifica simulările numerice sau alte rezultate teoretice ale cercetării ale caracteristicilor dinamice importante ale sistemului hidraulic.
2.4 Metoda de simulare digitală
Progresul teoriei moderne de control și dezvoltarea tehnologiei informatice au adus o nouă metodă pentru studiul caracteristicilor dinamice ale sistemului hidraulic, adică metoda de simulare digitală.În această metodă, se stabilește mai întâi modelul matematic al procesului sistemului hidraulic și se exprimă prin ecuația de stare, iar apoi se obține pe calculator soluția în domeniul timpului a fiecărei variabile principale a sistemului din procesul dinamic.
Metoda de simulare digitală este potrivită atât pentru sisteme liniare, cât și pentru sisteme neliniare.Poate simula modificările parametrilor sistemului sub acțiunea oricărei funcții de intrare și apoi obține o înțelegere directă și cuprinzătoare a procesului dinamic al sistemului hidraulic.Performanța dinamică a sistemului hidraulic poate fi prezisă în prima etapă, astfel încât rezultatele proiectării să poată fi comparate, verificate și îmbunătățite în timp, ceea ce poate asigura eficient că sistemul hidraulic proiectat are performanțe bune de lucru și fiabilitate ridicată.În comparație cu alte mijloace și metode de studiere a performanței dinamice hidraulice, tehnologia de simulare digitală are avantajele preciziei, fiabilității, adaptabilității puternice, ciclurilor scurte și economiilor economice.Prin urmare, metoda de simulare digitală a fost utilizată pe scară largă în domeniul cercetării performanței dinamice hidraulice.
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 de studiere a caracteristicilor dinamice hidraulice.În plus, datorită superiorității tehnologiei de simulare digitală, dezvoltarea cercetării privind caracteristicile dinamice hidraulice va fi strâns integrată cu dezvoltarea tehnologiei de simulare digitală.Studiul aprofundat al teoriei modelării și al algoritmilor aferenti sistemului hidraulic și dezvoltarea unui 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. dezvoltarea domeniului cercetării caracteristicilor dinamice hidraulice.una dintre direcții.
În plus, având în vedere complexitatea compoziției sistemelor hidraulice moderne, problemele 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 unor probleme precum hidraulica electromecanică.Prin urmare, dezvoltarea software-ului universal de simulare hidraulică, combinată cu avantajele respective ale software-ului de simulare în diferite domenii de cercetare, pentru a realiza 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 finaliza ciclul de acțiune predeterminat al actuatorului și a îndeplini cerințele de performanță statică ale sistemului nu mai poate îndeplini cerințele, deci este imperativ să se studieze caracteristicile dinamice ale sistemul hidraulic.
Pe baza expunerii esenței cercetării privind caracteristicile dinamice ale sistemului hidraulic, această lucrare prezintă în detaliu patru metode principale de studiere a caracteristicilor dinamice ale sistemului hidraulic, inclusiv metoda analizei funcționale, metoda simulării, cercetarea experimentală. metoda și metoda de simulare digitală, precum și avantajele și dezavantajele acestora.Se subliniază că dezvoltarea unui software de simulare a sistemului hidraulic ușor de modelat și simularea în comun a software-ului de simulare multi-domeniu sunt principalele direcții de dezvoltare ale metodei de cercetare a caracteristicilor dinamice hidraulice în viitor.
Ora postării: 17-ian-2023