Sa stalnim razvojem i napretkom hidraulične tehnologije, njena područja primjene postaju sve opsežnija. Hidraulički sistem koji se koristi za kompletiranje funkcija prijenosa i upravljanja postaje sve složeniji, a postavljaju se sve veći zahtjevi za fleksibilnost njegovog sistema i različite performanse. Sve ovo je postavilo preciznije i dublje zahtjeve za projektovanje i proizvodnju modernih hidrauličnih sistema. Daleko od toga da je u mogućnosti da ispuni gore navedene zahtjeve samo korištenjem tradicionalnog sistema za završetak unaprijed određenog ciklusa djelovanja aktuatora i ispunjavanje zahtjeva za statičke performanse sistema.
Zbog toga je za istraživače koji se bave projektovanjem savremenih hidrauličnih sistema veoma neophodno proučavati dinamičke karakteristike hidrauličnih prenosnih i upravljačkih sistema, razumeti i savladati dinamičke karakteristike i promene parametara u procesu rada hidrauličkog sistema, kako bi dodatno poboljšati i usavršiti hidraulički sistem. .
1. Suština dinamičkih karakteristika hidrauličkog sistema
Dinamičke karakteristike hidrauličkog sistema su u suštini karakteristike koje hidraulični sistem ispoljava tokom procesa gubljenja prvobitnog ravnotežnog stanja i dostizanja novog ravnotežnog stanja. Nadalje, postoje dva glavna razloga za narušavanje prvobitnog ravnotežnog stanja hidrauličkog sistema i pokretanje njegovog dinamičkog procesa: jedan je uzrokovan promjenom procesa u prijenosnom ili upravljačkom sistemu; drugi je uzrokovan vanjskim smetnjama. U ovom dinamičkom procesu, svaka varijabla parametra u hidrauličkom sistemu se mijenja s vremenom, a performanse ovog procesa promjene određuju kvalitet dinamičkih karakteristika sistema.
2. Metoda istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika
Glavne metode za proučavanje dinamičkih karakteristika hidrauličnih sistema su metoda analize funkcija, metoda simulacije, metoda eksperimentalnog istraživanja i metoda digitalne simulacije.
2.1 Metoda analize funkcija
Analiza prijenosne funkcije je istraživačka metoda zasnovana na klasičnoj teoriji upravljanja. Analiza dinamičkih karakteristika hidrauličnih sistema sa klasičnom teorijom upravljanja obično je ograničena na linearne sisteme sa jednim ulazom i jednim izlazom. Generalno, prvo se uspostavlja matematički model sistema i upisuje njegov inkrementalni oblik, a zatim se izvodi Laplasova transformacija, tako da se dobija prenosna funkcija sistema, a zatim se prenosna funkcija sistema pretvara u Bode prikaz dijagrama koji je lako intuitivno analizirati. Konačno, karakteristike odziva se analiziraju kroz fazno-frekvencijsku krivu i krivulju amplituda-frekvencija u Bode dijagramu. Kada se susreću sa nelinearnim problemima, njegovi nelinearni faktori se često zanemaruju ili pojednostavljuju u linearni sistem. U stvari, hidraulički sistemi često imaju složene nelinearne faktore, tako da postoje velike greške u analizi u analizi dinamičkih karakteristika hidrauličnih sistema ovom metodom. Osim toga, metoda analize funkcije prijenosa tretira objekt istraživanja kao crnu kutiju, fokusira se samo na ulaz i izlaz sistema i ne raspravlja o unutrašnjem stanju istraživačkog objekta.
Metoda analize prostora stanja je da se matematički model dinamičkog procesa proučavanog hidrauličkog sistema zapiše kao jednačina stanja, koja je sistem diferencijalnih jednačina prvog reda, koji predstavlja izvod prvog reda svake varijable stanja u hidrauličnom sistemu. sistem. Funkcija nekoliko drugih varijabli stanja i ulaznih varijabli; ovaj funkcionalni odnos može biti linearan ili nelinearan. Za pisanje matematičkog modela dinamičkog procesa hidrauličkog sistema u obliku jednadžbe stanja, uobičajena metoda je korištenje prijenosne funkcije za izvođenje jednačine funkcije stanja ili korištenje diferencijalne jednadžbe višeg reda za izvođenje jednadžba stanja, a dijagram veze snage se također može koristiti za navođenje jednačine stanja. Ova metoda analize obraća pažnju na unutrašnje promjene istraživanog sistema, a može se baviti problemima više ulaza i više izlaza, što uvelike poboljšava nedostatke metode analize prijenosne funkcije.
Metoda analize funkcija uključujući metodu analize funkcije prijenosa i metodu analize prostora stanja je matematička osnova za razumijevanje i analizu unutrašnjih dinamičkih karakteristika hidrauličkog sistema. Za analizu se koristi metoda funkcije opisa, pa se greške u analizi neminovno javljaju, a često se koristi u analizi jednostavnih sistema.
2.2 Metoda simulacije
U eri kada kompjuterska tehnologija još nije bila popularna, korišćenje analognih računara ili analognih kola za simulaciju i analizu dinamičkih karakteristika hidrauličnih sistema takođe je bila praktična i efikasna istraživačka metoda. Analogni računar je rođen pre digitalnog računara, a njegov princip je proučavanje karakteristika analognog sistema na osnovu sličnosti u matematičkom opisu zakona menjanja različitih fizičkih veličina. Njegova interna varijabla je varijabla napona koja se kontinuirano mijenja, a rad varijable zasniva se na sličnom radnom odnosu električnih karakteristika napona, struje i komponenti u kolu.
Analogni računari su posebno pogodni za rešavanje običnih diferencijalnih jednačina, pa se nazivaju i analogni diferencijalni analizatori. Većina dinamičkih procesa fizičkih sistema uključujući i hidraulične sisteme izraženi su u matematičkom obliku diferencijalnih jednačina, pa su analogni računari veoma pogodni za simulaciono istraživanje dinamičkih sistema.
Kada metoda simulacije radi, različite računarske komponente se povezuju prema matematičkom modelu sistema, a proračuni se vrše paralelno. Izlazni naponi svake računarske komponente predstavljaju odgovarajuće varijable u sistemu. Prednosti odnosa. Međutim, glavna svrha ove metode analize je da obezbijedi elektronski model koji se može koristiti za eksperimentalno istraživanje, a ne da dobije tačnu analizu matematičkih problema, tako da ima fatalni nedostatak niske tačnosti proračuna; osim toga, njegovo analogno kolo je često složene strukture, otporno na mogućnost ometanja vanjskog svijeta je izuzetno loša.
2.3 Eksperimentalna metoda istraživanja
Metoda eksperimentalnog istraživanja je nezaobilazna istraživačka metoda za analizu dinamičkih karakteristika hidrauličkog sistema, posebno kada u prošlosti ne postoji praktična teorijska metoda istraživanja kao što je digitalna simulacija, ona se može analizirati samo eksperimentalnim metodama. Eksperimentalnim istraživanjem možemo intuitivno i istinito razumjeti dinamičke karakteristike hidrauličkog sistema i promjene povezanih parametara, ali analiza hidrauličkog sistema kroz eksperimente ima nedostatke dugotrajnosti i visoke cijene.
Osim toga, za složeni hidraulički sistem čak ni iskusni inženjeri nisu u potpunosti sigurni u njegovo precizno matematičko modeliranje, pa je nemoguće izvršiti ispravnu analizu i istraživanje njegovog dinamičkog procesa. Tačnost izgrađenog modela može se efikasno provjeriti metodom kombinovanja sa eksperimentom, a mogu se dati prijedlozi za reviziju kako bi se uspostavio ispravan model; u isto vrijeme, rezultati ova dva mogu se uporediti simulacijom i eksperimentalnim istraživanjem pod istim uvjetima Analiza, kako bi se osiguralo da su greške simulacije i eksperimenta unutar opsega koji se može kontrolirati, tako da se ciklus istraživanja može skratiti i dobiti mogu se poboljšati na osnovu osiguranja efikasnosti i kvaliteta. Stoga se današnja metoda eksperimentalnog istraživanja često koristi kao neophodno sredstvo za poređenje i provjeru numeričke simulacije ili drugih teorijskih rezultata istraživanja važnih dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava.
2.4 Metoda digitalne simulacije
Napredak savremene teorije upravljanja i razvoj računarske tehnologije doneli su novu metodu za proučavanje dinamičkih karakteristika hidrauličkog sistema, odnosno metodu digitalne simulacije. U ovoj metodi se prvo uspostavlja matematički model procesa hidrauličkog sistema koji se izražava jednadžbom stanja, a zatim se na računaru dobija rešenje u vremenskom domenu svake glavne varijable sistema u dinamičkom procesu.
Metoda digitalne simulacije je pogodna i za linearne i za nelinearne sisteme. Može simulirati promjene parametara sistema pod djelovanjem bilo koje ulazne funkcije, a zatim dobiti direktno i sveobuhvatno razumijevanje dinamičkog procesa hidrauličkog sistema. Dinamičke performanse hidrauličkog sistema mogu se predvideti u prvoj fazi, tako da se rezultati projektovanja mogu uporediti, verificirati i poboljšati na vreme, što može efikasno osigurati da projektovani hidraulični sistem ima dobre radne performanse i visoku pouzdanost. U poređenju sa drugim sredstvima i metodama proučavanja hidrauličnih dinamičkih performansi, tehnologija digitalne simulacije ima prednosti tačnosti, pouzdanosti, snažne prilagodljivosti, kratkog ciklusa i ekonomične uštede. Stoga se metoda digitalne simulacije široko koristi u području istraživanja hidrauličkih dinamičkih performansi.
3. Pravac razvoja metoda istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika
Kroz teorijsku analizu metode digitalne simulacije, u kombinaciji sa istraživačkom metodom poređenja i verifikacije eksperimentalnih rezultata, ona je postala glavna metoda za proučavanje hidrauličkih dinamičkih karakteristika. Nadalje, zbog superiornosti tehnologije digitalne simulacije, razvoj istraživanja o hidrauličkim dinamičkim karakteristikama će biti blisko integriran s razvojem tehnologije digitalne simulacije. Detaljno proučavanje teorije modeliranja i povezanih algoritama hidrauličkog sistema, te razvoj softvera za simulaciju hidrauličkog sistema koji je lako modelirati, tako da hidraulični tehničari mogu posvetiti više energije istraživanju suštinskog rada hidrauličkog sistema. razvoj oblasti istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika. jedan od pravaca.
Osim toga, s obzirom na složenost sastava modernih hidrauličnih sistema, mehanička, električna, pa čak i pneumatska pitanja često su uključena u proučavanje njihovih dinamičkih karakteristika. Može se vidjeti da je dinamička analiza hidrauličkog sistema ponekad sveobuhvatna analiza problema kao što je elektromehanička hidraulika. Stoga je razvoj univerzalnog softvera za hidraulične simulacije, u kombinaciji s odgovarajućim prednostima softvera za simulaciju u različitim istraživačkim područjima, za postizanje višedimenzionalne zajedničke simulacije hidrauličnih sistema postao glavni smjer razvoja trenutne metode istraživanja hidrauličnih dinamičkih karakteristika.
Sa poboljšanjem zahtjeva performansi modernog hidrauličkog sistema, tradicionalni hidraulični sistem da završi unaprijed određeni ciklus djelovanja aktuatora i ispuni zahtjeve statičkih performansi sistema više ne može ispunjavati zahtjeve, pa je imperativ proučavati dinamičke karakteristike hidraulični sistem.
Na osnovu izlaganja suštine istraživanja dinamičkih karakteristika hidrauličkog sistema, ovaj rad detaljno uvodi četiri glavne metode proučavanja dinamičkih karakteristika hidrauličkog sistema, uključujući metodu analize funkcija, metodu simulacije, eksperimentalno istraživanje. metoda i metoda digitalne simulacije, te njihove prednosti i mane. Ističe se da su razvoj softvera za simulaciju hidrauličkih sistema koji se lako modelira i zajednička simulacija softvera za simulaciju više domena glavni pravci razvoja metode istraživanja hidrauličnih dinamičkih karakteristika u budućnosti.
Vrijeme objave: Jan-17-2023