Hidraulinės sistemos dinaminių charakteristikų tyrimo metodas

Nuolat tobulėjant ir tobulėjant hidraulinėms technologijoms, jos taikymo sritys tampa vis platesnės.Hidraulinė sistema, naudojama transmisijos ir valdymo funkcijoms atlikti, tampa vis sudėtingesnė, jos lankstumui ir įvairiems našumams keliami aukštesni reikalavimai.Visa tai iškėlė tikslesnius ir gilesnius reikalavimus šiuolaikinių hidraulinių sistemų projektavimui ir gamybai.Tai toli gražu negali atitikti pirmiau minėtų reikalavimų tik naudojant tradicinę sistemą, kad būtų užbaigtas iš anksto nustatytas pavaros veikimo ciklas ir atitiktų statinius sistemos veikimo reikalavimus.

Todėl mokslininkams, užsiimantiems šiuolaikinių hidraulinių sistemų projektavimu, labai būtina ištirti hidraulinės transmisijos ir valdymo sistemų dinamines charakteristikas, suprasti ir įsisavinti hidraulinės sistemos darbo proceso dinamines charakteristikas ir parametrų pokyčius, toliau tobulinti ir tobulinti hidraulinę sistemą..

1. Hidraulinės sistemos dinaminių charakteristikų esmė

Hidraulinės sistemos dinaminės charakteristikos iš esmės yra charakteristikos, kurias hidraulinė sistema rodo pradinės pusiausvyros būsenos praradimo ir naujos pusiausvyros būsenos proceso metu.Be to, yra dvi pagrindinės priežastys, dėl kurių pažeidžiama pradinė hidraulinės sistemos pusiausvyros būsena ir suaktyvinamas jos dinaminis procesas: vieną sukelia perdavimo arba valdymo sistemos proceso pasikeitimas;kitą sukelia išoriniai trukdžiai.Šiame dinaminiame procese kiekvienas hidraulinės sistemos parametro kintamasis laikui bėgant kinta, o šio keitimo proceso našumas lemia sistemos dinaminių charakteristikų kokybę.

2. Hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimo metodas

Pagrindiniai hidraulinių sistemų dinaminių charakteristikų tyrimo metodai yra funkcijų analizės metodas, modeliavimo metodas, eksperimentinio tyrimo metodas ir skaitmeninio modeliavimo metodas.

2.1 Funkcijų analizės metodas
Perdavimo funkcijų analizė – tai tyrimo metodas, pagrįstas klasikine valdymo teorija.Hidraulinių sistemų dinamines charakteristikas analizuojant klasikine valdymo teorija dažniausiai apsiribojama vieno įėjimo ir vieno išėjimo linijinėmis sistemomis.Paprastai pirmiausia nustatomas matematinis sistemos modelis, rašoma jo prieauginė forma, o tada atliekama Laplaso transformacija, kad būtų gauta sistemos perdavimo funkcija, o tada sistemos perdavimo funkcija paverčiama Bode. diagrama, kurią lengva intuityviai analizuoti.Galiausiai atsako charakteristikos analizuojamos naudojant fazės-dažnio kreivę ir amplitudės-dažnio kreivę Bode diagramoje.Susidūrus su netiesinėmis problemomis, jos netiesiniai veiksniai dažnai ignoruojami arba supaprastinami į tiesinę sistemą.Tiesą sakant, hidraulinės sistemos dažnai turi sudėtingų netiesinių veiksnių, todėl analizuojant hidraulinių sistemų dinamines charakteristikas šiuo metodu yra didelių analizės klaidų.Be to, perkėlimo funkcijų analizės metodas tyrimo objektą traktuoja kaip juodąją dėžę, orientuojasi tik į sistemos įvestį ir išvestį, neaptaria vidinės tiriamojo objekto būsenos.

Būsenos erdvės analizės metodas yra tiriamos hidraulinės sistemos dinaminio proceso matematinis modelis parašymas kaip būsenos lygtis, kuri yra pirmos eilės diferencialinių lygčių sistema, vaizduojanti kiekvienos būsenos kintamojo hidraulinėje sistemoje pirmos eilės išvestinę. sistema.Kelių kitų būsenos kintamųjų ir įvesties kintamųjų funkcija;šis funkcinis ryšys gali būti tiesinis arba netiesinis.Norint parašyti matematinį hidraulinės sistemos dinaminio proceso modelį būsenos lygties pavidalu, dažniausiai naudojamas metodas yra naudoti perdavimo funkciją būsenos funkcijos lygčiai gauti arba naudoti aukštesnės eilės diferencialinę lygtį, kad išvestų būsenos lygtį. būsenos lygtis, o galios ryšio diagrama taip pat gali būti naudojama būsenos lygčiai išvardyti.Šis analizės metodas atkreipia dėmesį į vidinius tiriamos sistemos pokyčius, gali spręsti kelių įėjimų ir išėjimų problemas, o tai labai pagerina perdavimo funkcijų analizės metodo trūkumus.

Funkcijų analizės metodas, įskaitant perdavimo funkcijų analizės metodą ir būsenos erdvės analizės metodą, yra matematinis pagrindas, leidžiantis žmonėms suprasti ir analizuoti vidines dinamines hidraulinės sistemos charakteristikas.Analizei naudojamas aprašymo funkcijos metodas, todėl neišvengiamai atsiranda analizės klaidų, dažnai jis naudojamas analizuojant paprastas sistemas.

2.2 Modeliavimo metodas
Tuo metu, kai kompiuterinės technologijos dar nebuvo populiarios, analoginių kompiuterių ar analoginių grandinių naudojimas hidraulinių sistemų dinaminėms charakteristikoms imituoti ir analizuoti taip pat buvo praktiškas ir efektyvus tyrimo metodas.Analoginis kompiuteris gimė anksčiau nei skaitmeninis kompiuteris, o jo principas – tirti analoginės sistemos charakteristikas, remiantis skirtingų fizikinių dydžių kintančių dėsnių matematinio aprašymo panašumu.Jo vidinis kintamasis yra nuolat kintantis įtampos kintamasis, o kintamojo veikimas pagrįstas panašiu grandinės įtampos, srovės ir komponentų elektrinių charakteristikų veikimo ryšiu.

Analoginiai kompiuteriai ypač tinka įprastoms diferencialinėms lygtims spręsti, todėl jie dar vadinami analoginiais diferencialiniais analizatoriais.Dauguma fizinių sistemų dinaminių procesų, įskaitant hidraulines sistemas, išreiškiami matematine diferencialinių lygčių forma, todėl analoginiai kompiuteriai labai tinka dinaminių sistemų modeliavimo tyrimams.

Kai veikia modeliavimo metodas, pagal matematinį sistemos modelį sujungiami įvairūs skaičiavimo komponentai, o skaičiavimai atliekami lygiagrečiai.Kiekvieno skaičiavimo komponento išėjimo įtampa atspindi atitinkamus sistemos kintamuosius.Santykių pranašumai.Tačiau pagrindinis šio analizės metodo tikslas yra pateikti elektroninį modelį, kuris gali būti naudojamas eksperimentiniams tyrimams, o ne gauti tikslią matematinių problemų analizę, todėl jis turi lemtingą trūkumą – mažas skaičiavimo tikslumas;be to, jo analoginė grandinė dažnai yra sudėtingos struktūros, atspari Gebėjimas kištis į išorinį pasaulį yra itin prastas.

2.3 Eksperimentinio tyrimo metodas
Eksperimentinis tyrimo metodas yra nepakeičiamas tyrimo metodas analizuojant hidraulinės sistemos dinamines charakteristikas, ypač kai praeityje nebuvo praktinio teorinio tyrimo metodo, tokio kaip skaitmeninis modeliavimas, jis gali būti analizuojamas tik eksperimentiniais metodais.Eksperimentiniais tyrimais galime intuityviai ir tikrai suprasti hidraulinės sistemos dinamines charakteristikas ir su ja susijusių parametrų pokyčius, tačiau hidraulinės sistemos analizė eksperimentų būdu turi trūkumų – ilgas laikotarpis ir didelė kaina.

Be to, dėl sudėtingos hidraulinės sistemos net patyrę inžinieriai nėra visiškai tikri dėl jos tikslaus matematinio modeliavimo, todėl neįmanoma atlikti teisingos jos dinaminio proceso analizės ir tyrimų.Sukurto modelio tikslumas gali būti veiksmingai patikrintas derinant su eksperimentu, ir gali būti pateikti pasiūlymai dėl peržiūros, kad būtų sukurtas teisingas modelis;tuo pačiu metu abiejų rezultatų rezultatus galima palyginti imituojant ir atliekant eksperimentinius tyrimus tomis pačiomis sąlygomis, analizuojant, siekiant užtikrinti, kad modeliavimo ir eksperimentų paklaidos būtų kontroliuojamose ribose, kad būtų galima sutrumpinti tyrimų ciklą ir gauti naudos. gali būti patobulintas, siekiant užtikrinti efektyvumą ir kokybę.Todėl šiandieninis eksperimentinio tyrimo metodas dažnai naudojamas kaip būtina priemonė palyginti ir patikrinti svarbių hidraulinių sistemų dinaminių charakteristikų skaitinio modeliavimo ar kitus teorinius tyrimo rezultatus.

2.4 Skaitmeninio modeliavimo metodas
Šiuolaikinės valdymo teorijos pažanga ir kompiuterinių technologijų raida atnešė naują hidraulinės sistemos dinaminių charakteristikų tyrimo metodą, tai yra skaitmeninio modeliavimo metodą.Šiuo metodu pirmiausia nustatomas matematinis hidraulinės sistemos proceso modelis ir išreiškiamas būsenos lygtimi, o vėliau kompiuteryje gaunamas kiekvieno pagrindinio sistemos kintamojo dinaminiame procese laiko srities sprendimas.

Skaitmeninio modeliavimo metodas tinka tiek tiesinėms, tiek netiesinėms sistemoms.Jis gali imituoti sistemos parametrų pokyčius veikiant bet kuriai įvesties funkcijai, o tada gauti tiesioginį ir visapusišką supratimą apie dinaminį hidraulinės sistemos procesą.Pirmajame etape galima numatyti dinaminę hidraulinės sistemos veikimą, kad būtų galima palyginti, patikrinti ir laiku patobulinti projektavimo rezultatus, o tai gali veiksmingai užtikrinti, kad suprojektuota hidraulinė sistema būtų gerai veikianti ir patikima.Palyginti su kitomis hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimo priemonėmis ir metodais, skaitmeninio modeliavimo technologija turi tikslumo, patikimumo, didelio prisitaikymo, trumpo ciklo ir ekonomiško taupymo pranašumus.Todėl skaitmeninio modeliavimo metodas buvo plačiai naudojamas hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimų srityje.

3. Hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimo metodų kūrimo kryptis

Atlikus teorinę skaitmeninio modeliavimo metodo analizę, kartu su tyrimo metodu, skirtu lyginti ir tikrinti eksperimentinius rezultatus, jis tapo pagrindiniu hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimo metodu.Be to, dėl skaitmeninio modeliavimo technologijos pranašumo hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimų plėtra bus glaudžiai integruota su skaitmeninės modeliavimo technologijos plėtra.Išsamus hidraulinės sistemos modeliavimo teorijos ir susijusių algoritmų tyrimas bei lengvai modeliuojamos hidraulinės sistemos modeliavimo programinės įrangos kūrimas, kad hidraulikos technikai galėtų skirti daugiau energijos esminių hidraulinės sistemos darbų tyrimams. hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimų srities plėtra.viena iš krypčių.

Be to, atsižvelgiant į šiuolaikinių hidraulinių sistemų sudėties sudėtingumą, tiriant jų dinamines charakteristikas dažnai kyla mechaninių, elektrinių ir net pneumatinių problemų.Galima pastebėti, kad dinaminė hidraulinės sistemos analizė kartais yra visapusiška problemų, tokių kaip elektromechaninė hidraulika, analizė.Todėl universalios hidraulinio modeliavimo programinės įrangos kūrimas kartu su atitinkamais modeliavimo programinės įrangos pranašumais įvairiose tyrimų srityse, siekiant daugiamatio jungtinio hidraulinių sistemų modeliavimo, tapo pagrindine dabartinio hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimo metodo plėtros kryptimi.

Pagerėjus šiuolaikinės hidraulinės sistemos veikimo reikalavimams, tradicinė hidraulinė sistema, kad užbaigtų iš anksto nustatytą pavaros veikimo ciklą ir atitiktų statinius sistemos veikimo reikalavimus, nebegali atitikti reikalavimų, todėl būtina ištirti dinamines charakteristikas. hidraulinę sistemą.

Remiantis hidraulinės sistemos dinaminių charakteristikų tyrimo esmės išaiškinimu, šiame darbe išsamiai pristatomi keturi pagrindiniai hidraulinės sistemos dinaminių charakteristikų tyrimo metodai, įskaitant funkcijų analizės metodą, modeliavimo metodą, eksperimentinį tyrimą. metodas ir skaitmeninio modeliavimo metodas bei jų privalumai ir trūkumai.Pabrėžiama, kad lengvai modeliuojamos hidraulinės sistemos modeliavimo programinės įrangos kūrimas ir bendras kelių domenų modeliavimo programinės įrangos modeliavimas yra pagrindinės hidraulinių dinaminių charakteristikų tyrimo metodo plėtros kryptys ateityje.