S nepřetržitým vývojem a pokrokem hydraulické technologie se její aplikační pole stávají stále rozsáhlejšími. Hydraulický systém používaný k dokončení funkcí přenosu a řízení se stává stále složitější a pro jeho flexibilitu systému a různé představení jsou předloženy vyšší požadavky. Všechny tyto přinesly přesnější a hlubší požadavky na návrh a výrobu moderních hydraulických systémů. Není zdaleka schopno splnit výše uvedené požadavky pouze pomocí tradičního systému k dokončení předem určeného akčního cyklu pohonu a splnění požadavků na statický výkon systému.
Pro vědce zapojené do návrhu moderních hydraulických systémů je proto velmi nutné studovat dynamické charakteristiky hydraulických přenosových a kontrolních systémů, porozumět a zvládnout dynamické charakteristiky a změny parametrů v pracovním procesu hydraulického systému, aby se dále zlepšilo a zdokonalovalo hydraulický systém. .
1. Podstata dynamických charakteristik hydraulického systému
Dynamické vlastnosti hydraulického systému jsou v podstatě charakteristiky, které hydraulický systém vykazuje během procesu ztráty původního rovnovážného stavu a dosažení nového rovnovážného stavu. Kromě toho existují dva hlavní důvody pro přerušení původního rovnovážného stavu hydraulického systému a spouštění jeho dynamického procesu: jeden je způsoben změnou procesu přenosu nebo řídicího systému; druhý je způsoben vnějším rušením. V tomto dynamickém procesu se každá proměnná parametrů v hydraulickém systému mění s časem a výkon tohoto procesu změny určuje kvalitu dynamických charakteristik systému.
2. metoda výzkumu hydraulických dynamických charakteristik
Hlavními metodami pro studium dynamických charakteristik hydraulických systémů jsou metoda analýzy funkcí, metoda simulace, metoda experimentálního výzkumu a metoda digitální simulace.
2.1 Metoda analýzy funkce
Analýza přenosové funkce je metoda výzkumu založená na teorii klasické kontroly. Analýza dynamických charakteristik hydraulických systémů s teorií klasické kontroly je obvykle omezena na lineární systémy s jedním vstupem a jedno-výstup. Obecně je nejprve stanoven matematický model systému a je napsána jeho přírůstková forma a poté se provádí Laplaceova transformace, takže je získána přenosová funkce systému, a poté je přenosová funkce systému převedena na reprezentaci Bode diagramu, která je snadno analytivně analyzovatelná. Nakonec jsou charakteristiky odezvy analyzovány pomocí křivky fázové frekvence a amplitudové frekvenční křivky v diagramu Bode. Při setkání s nelineárními problémy jsou jeho nelineární faktory často ignorovány nebo zjednodušeny do lineárního systému. Ve skutečnosti mají hydraulické systémy často složité nelineární faktory, takže při analýze dynamických charakteristik hydraulických systémů s touto metodou existují velké analýzy. Metoda analýzy funkcí přenosové funkce navíc považuje výzkumný objekt za černou skříňku, zaměřuje se pouze na vstup a výstup systému a nediskutuje vnitřní stav výzkumného objektu.
Metodou analýzy stavové prostoru je napsat matematický model dynamického procesu studovaného hydraulického systému jako stavové rovnice, což je diferenciální rovniční systém prvního řádu, který představuje derivát prvního řádu každé stavové proměnné v hydraulickém systému. Funkce několika dalších stavových proměnných a vstupních proměnných; Tento funkční vztah může být lineární nebo nelineární. Pro psaní matematického modelu dynamického procesu hydraulického systému ve formě rovnice stavu je běžně používanou metodou použít přenosovou funkci k odvození rovnice stavové funkce nebo použití diferenciální rovnice vyššího řádu k odvození rovnice stavu a diagramu energetické vazby lze také použít k seznamu stavové rovnice. Tato metoda analýzy věnuje pozornost interním změnám zkoumaného systému a může se zabývat problémy s více vstupy a více výstupů, což výrazně zlepšuje nedostatky metody analýzy funkce přenosové funkce.
Metoda analýzy funkce zahrnující metodu analýzy funkcí přenosu a metody analýzy stavové prostoru je matematickým základem pro lidi, aby porozuměli a analyzovali interní dynamické charakteristiky hydraulického systému. Metoda funkce popisu se používá pro analýzu, takže se nevyhnutelně vyskytují chyby analýzy a často se používá při analýze jednoduchých systémů.
2.2 Metoda simulace
V éře, kdy počítačová technologie dosud nebyla populární, bylo také praktickou a efektivní výzkumnou metodou používání analogových počítačů nebo analogových obvodů k simulaci a analýze dynamických charakteristik hydraulických systémů. Analogový počítač se narodil před digitálním počítačem a jeho principem je studovat charakteristiky analogového systému založeného na podobnosti v matematickém popisu měnících se zákonů různých fyzických množství. Jeho vnitřní proměnná je kontinuálně měnící se proměnná napětí a provoz proměnné je založen na podobném provozním vztahu elektrických charakteristik napětí, proudu a komponent v obvodu.
Analogové počítače jsou zvláště vhodné pro řešení běžných diferenciálních rovnic, takže se také nazývají analogové diferenciální analyzátory. Většina dynamických procesů fyzických systémů včetně hydraulických systémů je vyjádřena v matematické formě diferenciálních rovnic, takže analogové počítače jsou velmi vhodné pro simulační výzkum dynamických systémů.
Když metoda simulace funguje, jsou různé výpočetní komponenty připojeny podle matematického modelu systému a výpočty se provádějí paralelně. Výstupní napětí každé komponenty výpočetní techniky představuje odpovídající proměnné v systému. Výhody vztahu. Hlavním účelem této metody analýzy je však poskytnout elektronický model, který lze použít spíše pro experimentální výzkum, než k získání přesné analýzy matematických problémů, takže má fatální nevýhodu nízké přesnosti výpočtu; Kromě toho je jeho analogový obvod často složitý ve struktuře, odolný vůči schopnosti interferovat s vnějším světem je extrémně špatný.
2.3 Metoda experimentálního výzkumu
Metoda experimentálního výzkumu je nezbytnou metodou výzkumu pro analýzu dynamických charakteristik hydraulického systému, zejména pokud neexistuje praktická teoretická metoda výzkumu, jako je digitální simulace v minulosti, lze ji analyzovat pouze experimentálními metodami. Prostřednictvím experimentálního výzkumu můžeme intuitivně a skutečně pochopit dynamické vlastnosti hydraulického systému a změny souvisejících parametrů, ale analýza hydraulického systému prostřednictvím experimentů má nevýhody dlouhého období a vysokých nákladů.
Kromě toho nejsou pro komplexní hydraulický systém ani zkušení inženýři plně jisti svým přesným matematickým modelováním, takže není možné provést správnou analýzu a výzkum jeho dynamického procesu. Přesnost vytvořeného modelu může být efektivně ověřena metodou kombinace s experimentem a lze poskytnout návrhy pro revizi za účelem vytvoření správného modelu; Současně lze výsledky těchto dvou porovnat simulací a experimentálním výzkumem za analýzy stejných podmínek, aby se zajistilo, že chyby simulace a experimentů jsou v rámci kontrolovatelného rozsahu, takže výzkumný cyklus lze zkrátit a výhody lze zlepšit na základě zajištění účinnosti a kvality. Dnešní metoda experimentálního výzkumu se proto často používá jako nezbytný prostředek k porovnání a ověření numerické simulace nebo jiných teoretických výsledků výzkumu důležitých dynamických charakteristik hydraulického systému.
2.4 Metoda digitální simulace
Pokrok moderní teorie kontroly a vývoj počítačové technologie přinesl novou metodu pro studium dynamických charakteristik hydraulického systému, tj. Metoda digitální simulace. V této metodě je nejprve stanoven matematický model procesu hydraulického systému a vyjádřen rovnicí stavové rovnice a poté je na počítači získáno řešení každé hlavní proměnné systému v dynamickém procesu.
Metoda digitální simulace je vhodná jak pro lineární systémy, tak pro nelineární systémy. Může simulovat změny systémových parametrů při působení jakékoli vstupní funkce a poté získat přímé a komplexní porozumění dynamickému procesu hydraulického systému. Dynamický výkon hydraulického systému lze předvídat v první fázi, takže výsledky návrhu lze porovnat, ověřit a zlepšit v čase, což může účinně zajistit, aby navržený hydraulický systém měl dobrý pracovní výkon a vysokou spolehlivost. Ve srovnání s jinými prostředky a metodami studia hydraulického dynamického výkonu má technologie digitální simulace výhody přesnosti, spolehlivosti, silné přizpůsobivosti, krátkého cyklu a ekonomické úspory. Proto byla metoda digitální simulace široce používána v oblasti výzkumu hydraulického dynamického výkonu.
3.. Vývojový směr metod výzkumu pro hydraulické dynamické charakteristiky
Prostřednictvím teoretické analýzy metody digitální simulace, v kombinaci s výzkumnou metodou porovnávání a ověřování experimentálních výsledků, se stala hlavní metodou pro studium hydraulických dynamických charakteristik. Kromě toho bude vzhledem k nadřazenosti technologie digitální simulace vývoj výzkumu hydraulických dynamických charakteristik úzce integrován s vývojem technologie digitální simulace. Hloubková studie teorie modelování a souvisejících algoritmů hydraulického systému a vývoje simulačního softwaru hydraulického systému, který je snadno modelovatelný, takže hydrauličtí technici mohou věnovat větší energii výzkumu základní práce hydraulického systému. jeden z pokynů.
Kromě toho s ohledem na složitost složení moderních hydraulických systémů jsou do studia jejich dynamických charakteristik často zapojeny mechanické, elektrické a dokonce i pneumatické problémy. Je vidět, že dynamická analýza hydraulického systému je někdy komplexní analýza problémů, jako je elektromechanická hydraulika. Vývoj univerzálního hydraulického simulačního softwaru v kombinaci s příslušnými výhodami simulačního softwaru v různých výzkumných oblastech pro dosažení vícerozměrné kloubní simulace hydraulických systémů se stal hlavním směrem vývoje současné metody výzkumu hydraulických dynamických charakteristik.
Se zlepšením požadavků na výkon moderního hydraulického systému nemůže tradiční hydraulický systém pro dokončení předem určeného akčního cyklu ovladače a splňuje požadavky na statický výkon systému již splňovat požadavky, takže je nezbytné studovat dynamické vlastnosti hydraulického systému.
Na základě vysvětlení podstaty výzkumu o dynamických charakteristikách hydraulického systému tento článek podrobně zavádí čtyři hlavní metody studia dynamických charakteristik hydraulického systému, včetně metody analýzy funkcí, metody simulace, metody experimentálního výzkumu a metody digitální simulace a jejich výhod a nevýhod. Je zdůrazněno, že vývoj softwaru pro simulaci hydraulického systému, který lze snadno modelovat a společná simulace simulačního softwaru s více doménami je hlavním směrem vývoje metody výzkumu hydraulických dynamických charakteristik v budoucnosti.
Čas příspěvku: leden-17-2023