Hidrauliskās tehnoloģijas nepārtraukti attīstoties un progresējot, tās pielietojuma jomas kļūst arvien plašākas. Hidrauliskā sistēma, ko izmanto, lai pabeigtu transmisijas un vadības funkcijas, kļūst arvien sarežģītāka, un tiek izvirzītas augstākas prasības tās sistēmas elastībai un dažādiem veiktspējas rādītājiem. Tas viss ir radījis precīzākas un dziļākas prasības mūsdienu hidraulisko sistēmu projektēšanā un ražošanā. Tas ir tālu no tā, lai izpildītu iepriekš minētās prasības, tikai izmantojot tradicionālo sistēmu, lai pabeigtu iepriekš noteiktu izpildmehānisma darbības ciklu un izpildītu sistēmas statiskās veiktspējas prasības.
Tāpēc pētniekiem, kas nodarbojas ar modernu hidraulisko sistēmu projektēšanu, ir ļoti nepieciešams izpētīt hidrauliskās transmisijas un vadības sistēmu dinamiskos raksturlielumus, izprast un apgūt dinamiskās īpašības un parametru izmaiņas hidrauliskās sistēmas darba procesā, lai turpināt uzlabot un pilnveidot hidraulisko sistēmu. .
1. Hidrauliskās sistēmas dinamisko raksturlielumu būtība
Hidrauliskās sistēmas dinamiskie raksturlielumi būtībā ir raksturlielumi, kas hidrauliskajai sistēmai piemīt sākotnējā līdzsvara stāvokļa zaudēšanas un jauna līdzsvara stāvokļa sasniegšanas procesā. Turklāt ir divi galvenie iemesli hidrauliskās sistēmas sākotnējā līdzsvara stāvokļa pārtraukšanai un tās dinamiskā procesa iedarbināšanai: vienu izraisa transmisijas vai vadības sistēmas procesa maiņa; otru izraisa ārēji traucējumi. Šajā dinamiskajā procesā katrs hidrauliskās sistēmas parametra mainīgais laika gaitā mainās, un šī izmaiņu procesa veiktspēja nosaka sistēmas dinamisko raksturlielumu kvalitāti.
2. Hidraulisko dinamisko raksturlielumu izpētes metode
Galvenās metodes hidraulisko sistēmu dinamisko raksturlielumu pētīšanai ir funkciju analīzes metode, simulācijas metode, eksperimentālās izpētes metode un digitālās simulācijas metode.
2.1. Funkciju analīzes metode
Pārneses funkciju analīze ir pētniecības metode, kuras pamatā ir klasiskā vadības teorija. Hidraulisko sistēmu dinamisko raksturlielumu analīze ar klasisko vadības teoriju parasti aprobežojas ar vienas ieejas un vienas izejas lineārajām sistēmām. Parasti vispirms tiek izveidots sistēmas matemātiskais modelis, uzrakstīta tā inkrementālā forma, un pēc tam tiek veikta Laplasa transformācija, lai iegūtu sistēmas pārsūtīšanas funkciju un pēc tam sistēmas pārsūtīšanas funkcija tiktu pārveidota par Bodi. diagrammas attēlojumu, ko ir viegli intuitīvi analizēt. Visbeidzot, reakcijas raksturlielumi tiek analizēti, izmantojot fāzes-frekvences līkni un amplitūdas-frekvences līkni Bode diagrammā. Saskaroties ar nelineārām problēmām, tās nelineārie faktori bieži tiek ignorēti vai vienkāršoti lineārā sistēmā. Faktiski hidrauliskajām sistēmām bieži ir sarežģīti nelineāri faktori, tāpēc, analizējot hidraulisko sistēmu dinamiskos raksturlielumus ar šo metodi, ir lielas analīzes kļūdas. Turklāt pārsūtīšanas funkciju analīzes metode pētāmo objektu uzskata par melno kasti, koncentrējas tikai uz sistēmas ievadi un izvadi un neapspriež pētāmā objekta iekšējo stāvokli.
Stāvokļa telpas analīzes metode ir uzrakstīt pētāmās hidrauliskās sistēmas dinamiskā procesa matemātisko modeli kā stāvokļa vienādojumu, kas ir pirmās kārtas diferenciālvienādojumu sistēma, kas attēlo katra stāvokļa mainīgā pirmās kārtas atvasinājumu hidrauliskajā sistēmā. sistēma. Vairāku citu stāvokļa mainīgo un ievades mainīgo funkcija; šīs funkcionālās attiecības var būt lineāras vai nelineāras. Lai uzrakstītu hidrauliskās sistēmas dinamiskā procesa matemātisko modeli stāvokļa vienādojuma veidā, parasti izmantotā metode ir izmantot pārsūtīšanas funkciju, lai iegūtu stāvokļa funkcijas vienādojumu, vai izmantot augstākas kārtas diferenciālvienādojumu, lai atvasinātu stāvokļa vienādojums, un jaudas saites diagrammu var izmantot arī stāvokļa vienādojuma uzskaitīšanai. Šī analīzes metode pievērš uzmanību pētāmās sistēmas iekšējām izmaiņām un spēj tikt galā ar vairāku ieeju un vairāku izvadu problēmām, kas ievērojami uzlabo pārsūtīšanas funkciju analīzes metodes trūkumus.
Funkciju analīzes metode, tostarp pārneses funkciju analīzes metode un stāvokļa telpas analīzes metode, ir matemātiskais pamats, lai cilvēki varētu izprast un analizēt hidrauliskās sistēmas iekšējās dinamiskās īpašības. Analīzei tiek izmantota apraksta funkcijas metode, tāpēc neizbēgami rodas analīzes kļūdas, un to bieži izmanto vienkāršu sistēmu analīzē.
2.2. Simulācijas metode
Laikā, kad datortehnoloģijas vēl nebija populāras, analogo datoru vai analogo shēmu izmantošana hidraulisko sistēmu dinamisko raksturlielumu modelēšanai un analīzei bija arī praktiska un efektīva pētniecības metode. Analogais dators ir dzimis pirms digitālā datora, un tā princips ir izpētīt analogās sistēmas raksturlielumus, pamatojoties uz līdzību dažādu fizisko lielumu mainīgo likumu matemātiskajā aprakstā. Tā iekšējais mainīgais ir nepārtraukti mainīgs sprieguma mainīgais, un mainīgā lieluma darbība balstās uz līdzīgām ķēdes sprieguma, strāvas un komponentu elektrisko raksturlielumu darbības attiecībām.
Analogie datori ir īpaši piemēroti parastu diferenciālvienādojumu risināšanai, tāpēc tos sauc arī par analogajiem diferenciālajiem analizatoriem. Lielākā daļa fizisko sistēmu dinamisko procesu, tostarp hidrauliskās sistēmas, ir izteikti diferenciālvienādojumu matemātiskā formā, tāpēc analogie datori ir ļoti piemēroti dinamisku sistēmu simulācijas pētījumiem.
Simulācijas metodei darbojoties, tiek savienoti dažādi skaitļošanas komponenti atbilstoši sistēmas matemātiskajam modelim un paralēli tiek veikti aprēķini. Katras skaitļošanas sastāvdaļas izejas spriegumi atspoguļo atbilstošos sistēmas mainīgos. Attiecību priekšrocības. Tomēr šīs analīzes metodes galvenais mērķis ir nodrošināt elektronisku modeli, ko var izmantot eksperimentālajiem pētījumiem, nevis iegūt precīzu matemātisko problēmu analīzi, tāpēc tai ir liktenīgs trūkums – zema aprēķinu precizitāte; turklāt tā analogā shēma bieži ir sarežģītas struktūras, izturīga pret Spēja traucēt ārpasauli ir ārkārtīgi slikta.
2.3. Eksperimentālās izpētes metode
Eksperimentālā pētījuma metode ir neaizstājama pētījuma metode hidrauliskās sistēmas dinamisko raksturlielumu analīzei, īpaši, ja pagātnē nav bijusi praktiska teorētiskā pētījuma metode, piemēram, digitālā simulācija, to var analizēt tikai ar eksperimentālām metodēm. Izmantojot eksperimentālos pētījumus, mēs varam intuitīvi un patiesi izprast hidrauliskās sistēmas dinamiskos raksturlielumus un saistīto parametru izmaiņas, bet hidrauliskās sistēmas analīzei eksperimentu ceļā ir trūkumi – ilgs periods un augstās izmaksas.
Turklāt sarežģītajai hidrauliskajai sistēmai pat pieredzējuši inženieri nav pilnībā pārliecināti par tās precīzu matemātisko modelēšanu, tāpēc nav iespējams veikt pareizu tās dinamiskā procesa analīzi un izpēti. Izveidotā modeļa precizitāti var efektīvi pārbaudīt, izmantojot apvienošanas metodi ar eksperimentu, un var sniegt ieteikumus pārskatīšanai, lai izveidotu pareizo modeli; tajā pašā laikā abu rezultātus var salīdzināt ar simulāciju un eksperimentālu izpēti vienādos apstākļos, analīzi, lai nodrošinātu, ka simulācijas un eksperimentu kļūdas ir kontrolējamā diapazonā, lai varētu saīsināt izpētes ciklu un ieguvumus. var uzlabot, pamatojoties uz efektivitātes un kvalitātes nodrošināšanu. Tāpēc mūsdienu eksperimentālās izpētes metode bieži tiek izmantota kā nepieciešams līdzeklis svarīgu hidraulisko sistēmu dinamisko raksturlielumu skaitliskās simulācijas vai citu teorētisko pētījumu rezultātu salīdzināšanai un pārbaudei.
2.4. Digitālās simulācijas metode
Mūsdienu vadības teorijas progress un datortehnoloģiju attīstība ir radījusi jaunu metodi hidraulisko sistēmu dinamisko raksturlielumu izpētei, tas ir, digitālās simulācijas metodi. Šajā metodē vispirms tiek izveidots hidrauliskās sistēmas procesa matemātiskais modelis un izteikts ar stāvokļa vienādojumu, un pēc tam datorā tiek iegūts katra sistēmas galvenā mainīgā laika domēna risinājums dinamiskajā procesā.
Digitālās simulācijas metode ir piemērota gan lineārām, gan nelineārām sistēmām. Tas var simulēt sistēmas parametru izmaiņas jebkuras ievades funkcijas ietekmē un pēc tam iegūt tiešu un visaptverošu izpratni par hidrauliskās sistēmas dinamisko procesu. Hidrauliskās sistēmas dinamisko veiktspēju var prognozēt jau pirmajā posmā, lai projektēšanas rezultātus varētu salīdzināt, pārbaudīt un savlaicīgi uzlabot, kas var efektīvi nodrošināt, ka projektētajai hidrauliskajai sistēmai ir laba darba veiktspēja un augsta uzticamība. Salīdzinājumā ar citiem līdzekļiem un metodēm hidrauliskās dinamiskās veiktspējas izpētei, digitālās simulācijas tehnoloģijai ir tādas priekšrocības kā precizitāte, uzticamība, spēcīga pielāgošanās spēja, īss cikls un ekonomiski ietaupījumi. Tāpēc digitālās simulācijas metode ir plaši izmantota hidrauliskās dinamiskās veiktspējas izpētes jomā.
3. Hidraulisko dinamisko raksturlielumu izpētes metožu izstrādes virziens
Izmantojot digitālās simulācijas metodes teorētisko analīzi, apvienojumā ar pētījumu metodi eksperimentālo rezultātu salīdzināšanai un pārbaudei, tā ir kļuvusi par galveno metodi hidraulisko dinamisko raksturlielumu izpētei. Turklāt digitālās simulācijas tehnoloģijas pārākuma dēļ hidraulisko dinamisko raksturlielumu izpētes attīstība tiks cieši integrēta ar digitālās simulācijas tehnoloģijas attīstību. Hidrauliskās sistēmas modelēšanas teorijas un saistīto algoritmu padziļināta izpēte un viegli modelējamas hidrauliskās sistēmas simulācijas programmatūras izstrāde, lai hidrotehniķi varētu veltīt vairāk enerģijas hidrauliskās sistēmas būtiskā darba izpētei. hidraulisko dinamisko raksturlielumu izpētes jomas attīstība. viens no virzieniem.
Turklāt, ņemot vērā mūsdienu hidraulisko sistēmu sarežģītību, to dinamisko raksturlielumu izpētē bieži tiek iesaistīti mehāniski, elektriski un pat pneimatiski jautājumi. Var redzēt, ka hidrauliskās sistēmas dinamiskā analīze dažkārt ir visaptveroša tādu problēmu analīze kā elektromehāniskā hidraulika. Tāpēc universālas hidrauliskās simulācijas programmatūras izstrāde apvienojumā ar attiecīgajām simulācijas programmatūras priekšrocībām dažādās pētniecības jomās, lai panāktu hidraulisko sistēmu daudzdimensiju locītavu simulāciju, ir kļuvusi par pašreizējās hidraulisko dinamisko raksturlielumu izpētes metodes galveno attīstības virzienu.
Uzlabojot mūsdienu hidrauliskās sistēmas veiktspējas prasības, tradicionālā hidrauliskā sistēma, lai pabeigtu iepriekš noteiktu izpildmehānisma darbības ciklu un atbilstu sistēmas statiskās veiktspējas prasībām, vairs neatbilst prasībām, tāpēc ir obligāti jāizpēta sistēmas dinamiskie raksturlielumi. hidrauliskā sistēma.
Pamatojoties uz hidrauliskās sistēmas dinamisko raksturlielumu pētījuma būtības izklāstu, šajā rakstā detalizēti tiek iepazīstinātas ar četrām galvenajām hidrauliskās sistēmas dinamisko raksturlielumu izpētes metodēm, tai skaitā funkciju analīzes metodi, simulācijas metodi, eksperimentālo pētījumu. metode un digitālās simulācijas metode, kā arī to priekšrocības un trūkumi. Tiek norādīts, ka viegli modelējamas hidrauliskās sistēmas simulācijas programmatūras izstrāde un vairāku domēnu simulācijas programmatūras kopīga simulācija ir galvenie hidraulisko dinamisko raksturlielumu izpētes metodes attīstības virzieni nākotnē.
Izlikšanas laiks: 17. janvāris 2023. gada laikā