Wraz z ciągłym rozwojem i postępem technologii hydraulicznej jej dziedziny aplikacji stają się coraz bardziej obszerne. System hydrauliczny stosowany do ukończenia funkcji transmisji i kontroli staje się coraz bardziej złożony, a wyższe wymagania są przedstawiane ze względu na elastyczność systemu i różne wyniki. Wszystkie z nich przyniosły bardziej precyzyjne i głębsze wymagania dotyczące projektowania i produkcji nowoczesnych systemów hydraulicznych. Nie jest w stanie spełnić powyższych wymagań tylko przy użyciu tradycyjnego systemu do wypełnienia z góry określonego cyklu działania siłownika i spełnienia statycznych wymagań wydajności systemu.
Dlatego dla naukowców zajmujących się projektowaniem nowoczesnych systemów hydraulicznych bardzo konieczne jest zbadanie dynamicznych cech hydraulicznych systemów transmisji i sterowania, zrozumienie i opanowaniu dynamicznych charakterystyk i zmian parametrów w procesie roboczym układu hydraulicznego, aby dodać i doskonalić układ hydrauliczny. .
1. Esencja dynamicznych charakterystyk układu hydraulicznego
Dynamiczne charakterystyki układu hydraulicznego są zasadniczo charakterystyką, którą układ hydrauliczny wykazuje podczas procesu utraty pierwotnego stanu równowagi i osiągnięcia nowego stanu równowagi. Ponadto istnieją dwa główne powody złamania pierwotnego stanu równowagi układu hydraulicznego i wyzwalania jego dynamicznego procesu: jeden jest spowodowany zmianą procesu układu transmisji lub sterowania; Drugi jest spowodowany zakłóceniami zewnętrznymi. W tym procesie dynamicznym każda zmienna parametru w układzie hydraulicznym zmienia się z czasem, a wydajność tego procesu zmiany określa jakość dynamicznych charakterystyk systemu.
2. Metoda badań hydraulicznych cech dynamicznych
Głównymi metodami badania dynamicznych charakterystyk układów hydraulicznych są metoda analizy funkcji, metoda symulacji, eksperymentalna metoda badań i metoda symulacji cyfrowej.
2.1 Metoda analizy funkcji
Analiza funkcji transferu jest metodą badawczą opartą na klasycznej teorii kontroli. Analiza dynamicznych charakterystyk układów hydraulicznych o klasycznej teorii kontroli jest zwykle ograniczona do systemów liniowych pojedynczych wejściowych i pojedynczych wyjściowych. Zasadniczo model matematyczny systemu jest najpierw ustalany, a jego przyrostowa forma jest pisana, a następnie przeprowadzana jest transformacja Laplace'a, tak że uzyskana jest funkcja przenoszenia systemu, a następnie funkcja przenoszenia systemu jest przekształcana w reprezentację schematu Bode, która jest łatwa do analizy intuicyjnie. Wreszcie, charakterystyka odpowiedzi jest analizowana za pomocą krzywej częstotliwości fazowej i krzywej częstotliwości amplitudy na schemacie Bode. Podczas napotykania problemów nieliniowych jego nieliniowe czynniki są często ignorowane lub uproszczone w systemie liniowym. W rzeczywistości układy hydrauliczne często mają złożone czynniki nieliniowe, więc istnieją duże błędy analizy w analizie dynamicznych właściwości układów hydraulicznych za pomocą tej metody. Ponadto metoda analizy funkcji transferu traktuje obiekt badawczy jako czarną skrzynkę, koncentruje się tylko na wejściu i wyjściu systemu i nie omawia wewnętrznego stanu obiektu badawczego.
Metodą analizy przestrzeni stanu jest napisanie modelu matematycznego procesu dynamicznego systemu hydraulicznego badanego jako równanie stanu, które jest systemem równania różniczkowego pierwszego rzędu, który reprezentuje pochodną pierwszego rzędu każdej zmiennej stanu w układzie hydraulicznym. Funkcja kilku innych zmiennych stanu i zmiennych wejściowych; Ta relacja funkcjonalna może być liniowa lub nieliniowa. Aby napisać matematyczny model dynamicznego procesu układu hydraulicznego w postaci równania stanu, powszechnie stosowaną metodą jest użycie funkcji przenoszenia do wyprowadzenia równania funkcji stanu lub użycie równania różniczkowego wyższego rzędu w celu uzyskania równania stanu, a diagram wiązania mocy można również użyć do wymienienia równania stanu. Ta metoda analizy zwraca uwagę na wewnętrzne zmiany zbadanego systemu i może radzić sobie z problemami z wieloma wejściowymi i wielofunkcyjnymi, co znacznie poprawia niedociągnięcia metody analizy funkcji transferu.
Metoda analizy funkcji, w tym metoda analizy funkcji transferu i metoda analizy przestrzeni stanu, jest matematyczną podstawą dla osób do zrozumienia i analizy wewnętrznych charakterystyk dynamicznych układu hydraulicznego. Metoda funkcji opisu jest stosowana do analizy, więc błędy analizy nieuchronnie występują i jest często stosowana w analizie prostych systemów.
2.2 Metoda symulacji
W czasach, gdy technologia komputerowa nie była jeszcze popularna, stosowanie komputerów analogowych lub obwodów analogowych do symulacji i analizy dynamicznych właściwości systemów hydraulicznych było również praktyczną i skuteczną metodą badawczą. Komputer analogowy urodził się przed komputerem cyfrowym, a jego zasadą jest zbadanie charakterystyki systemu analogowego w oparciu o podobieństwo w matematycznym opisie zmieniających się praw różnych ilości fizycznych. Jego wewnętrzna zmienna jest ciągle zmieniającą się zmienną napięcia, a działanie zmiennej opiera się na podobnej zależności operacyjnej charakterystyki elektrycznej napięcia, prądu i składników w obwodzie.
Komputery analogowe są szczególnie odpowiednie do rozwiązywania zwykłych równań różniczkowych, dlatego są również nazywane analogami analogowymi. Większość dynamicznych procesów systemów fizycznych, w tym układów hydraulicznych, wyraża się w matematycznej formie równań różniczkowych, więc komputery analogowe są bardzo odpowiednie do badań symulacyjnych układów dynamicznych.
Gdy działa metoda symulacji, różne komponenty obliczeniowe są połączone zgodnie z modelem matematycznym systemu, a obliczenia są wykonywane równolegle. Napięcia wyjściowe każdego komponentu obliczeniowego reprezentują odpowiednie zmienne w systemie. Zalety związku. Jednak głównym celem tej metody analizy jest dostarczenie modelu elektronicznego, który można wykorzystać do badań eksperymentalnych, a nie uzyskanie dokładnej analizy problemów matematycznych, więc ma śmiertelną wadę niskiej dokładności obliczeń; Ponadto jego obwód analogowy ma często złożoną strukturę, odporna na zdolność do zakłócania świata zewnętrznego jest wyjątkowo słaba.
2.3 Eksperymentalna metoda badań
Eksperymentalna metoda badań jest niezbędną metodą badawczą do analizy dynamicznych cech układu hydraulicznego, szczególnie gdy nie ma praktycznej metody badań teoretycznej, takiej jak cyfrowa symulacja w przeszłości, można ją analizować jedynie metodami eksperymentalnymi. Poprzez badania eksperymentalne możemy intuicyjnie i naprawdę zrozumieć dynamiczne cechy układu hydraulicznego i zmiany powiązanych parametrów, ale analiza układu hydraulicznego poprzez eksperymenty ma wady długiego okresu i wysokich kosztów.
Ponadto w przypadku złożonego układu hydraulicznego nawet doświadczeni inżynierowie nie są w pełni pewni jego dokładnego modelowania matematycznego, więc niemożliwe jest przeprowadzenie prawidłowej analizy i badań nad jego dynamicznym procesem. Dokładność modelu zbudowanego można skutecznie zweryfikować za pomocą metody łączenia z eksperymentem, a sugestie dotyczące rewizji można podać w celu ustalenia właściwego modelu; Jednocześnie wyniki tych dwóch można porównać za pomocą symulacji i badań eksperymentalnych w analizie tych samych warunków, aby upewnić się, że błędy symulacji i eksperymentów znajdują się w kontrolowanym zakresie, dzięki czemu cykl badań można skrócić, a korzyści można poprawić na podstawie zapewnienia wydajności i jakości. Dlatego dzisiejsza eksperymentalna metoda badań jest często stosowana jako niezbędny sposób do porównania i weryfikacji symulacji numerycznej lub innych wyników badań teoretycznych ważnych cech dynamicznych układu hydraulicznego.
2.4 Metoda symulacji cyfrowej
Postęp nowoczesnej teorii kontroli i rozwój technologii komputerowej przyniosły nową metodę badania charakterystyki dynamicznej systemu hydraulicznego, czyli metody symulacji cyfrowej. W tej metodzie najpierw ustalono model matematyczny procesu układu hydraulicznego i wyrażany przez równanie stanu, a następnie rozwiązanie w dziedzinie czasu każdej głównej zmiennej systemu w procesie dynamicznym jest uzyskiwane na komputerze.
Cyfrowa metoda symulacji jest odpowiednia zarówno dla systemów liniowych, jak i systemów nieliniowych. Może symulować zmiany parametrów systemu pod działaniem dowolnej funkcji wejściowej, a następnie uzyskać bezpośrednie i kompleksowe zrozumienie dynamicznego procesu układu hydraulicznego. Dynamiczną wydajność układu hydraulicznego można przewidzieć na pierwszym etapie, aby wyniki projektowania można porównać, zweryfikować i ulepszyć w czasie, co może skutecznie zapewnić, że zaprojektowany układ hydrauliczny ma dobrą wydajność pracy i wysoką niezawodność. W porównaniu z innymi środkami i metodami badania dynamicznej wydajności hydraulicznej technologia symulacji cyfrowej ma zalety dokładności, niezawodności, silnej zdolności adaptacyjnej, krótkiego cyklu i oszczędności ekonomicznych. Dlatego cyfrowa metoda symulacji była szeroko stosowana w dziedzinie hydraulicznych badań dynamicznych wydajności.
3. Kierunek rozwoju metod badawczy dla cech dynamicznych hydraulicznych
Poprzez teoretyczną analizę cyfrowej metody symulacji, w połączeniu z metodą badawczą porównywania i weryfikacji wyników eksperymentalnych, stała się głównym nurtem metody badania charakterystyki dynamicznej hydraulicznej. Ponadto, ze względu na wyższość technologii symulacji cyfrowej, opracowanie badań nad hydraulicznymi cechami dynamicznymi zostanie ściśle zintegrowane z opracowaniem technologii symulacji cyfrowej. Dogłębne badanie teorii modelowania i powiązanych algorytmów układu hydraulicznego oraz opracowywanie oprogramowania do symulacji systemu hydraulicznego, które jest łatwe do modelowania, aby technicy hydrauliczni mogą poświęcić więcej energii badaniom niezbędnego dzieła układu hydraulicznego, jest rozwój dziedziny badań dynamicznych hydraulicznych. Jeden z wskazówek.
Ponadto, biorąc pod uwagę złożoność składu nowoczesnych układów hydraulicznych, kwestie mechaniczne, elektryczne, a nawet pneumatyczne są często zaangażowane w badanie ich charakterystyki dynamicznej. Można zauważyć, że dynamiczna analiza układu hydraulicznego jest czasem kompleksową analizą problemów, takich jak hydraulika elektromechaniczna. Dlatego opracowanie uniwersalnego oprogramowania do symulacji hydraulicznej, w połączeniu z odpowiednimi zaletami oprogramowania symulacyjnego w różnych dziedzinach badań, w celu osiągnięcia wielowymiarowej wspólnej symulacji układów hydraulicznych stało się głównym kierunkiem rozwoju obecnej metody badań dynamicznych hydraulicznych.
Wraz z poprawą wymagań dotyczących wydajności współczesnego układu hydraulicznego tradycyjny system hydrauliczny do wypełnienia z góry określonego cyklu działania siłownika i spełnienia statycznych wymagań wydajności systemu nie może już spełniać wymagań, dlatego konieczne jest zbadanie dynamicznych charakterystyk układu hydraulicznego.
Na podstawie wyjaśnienia istoty badań nad dynamicznymi cechami układu hydraulicznego, niniejszy artykuł szczegółowo przedstawia cztery główne metody badania dynamicznych cech układu hydraulicznego, w tym metodę analizy funkcji, metodę symulacji, metodę badań eksperymentalnych i metodę cyfrowej symulacji oraz ich zalety. Wskazuje się, że opracowanie oprogramowania do symulacji systemu hydraulicznego, które jest łatwe do modelowania, a wspólna symulacja oprogramowania do symulacji wielu domen jest głównym kierunkiem opracowania metody badawczej o cechach dynamicznych hydraulicznych w przyszłości.
Czas postu: styczeń 17-2023