Με τη συνεχή ανάπτυξη και πρόοδο της υδραυλικής τεχνολογίας, τα πεδία εφαρμογής της γίνονται ολοένα και πιο εκτεταμένα. Το υδραυλικό σύστημα που χρησιμοποιείται για την ολοκλήρωση των λειτουργιών μετάδοσης και ελέγχου γίνεται όλο και πιο περίπλοκο και προβάλλονται υψηλότερες απαιτήσεις για την ευελιξία του συστήματος και τις διάφορες επιδόσεις του. Όλα αυτά έχουν φέρει πιο ακριβείς και βαθύτερες απαιτήσεις στο σχεδιασμό και την κατασκευή σύγχρονων υδραυλικών συστημάτων. Απέχει πολύ από το να μπορεί να καλύψει τις παραπάνω απαιτήσεις μόνο χρησιμοποιώντας το παραδοσιακό σύστημα για να ολοκληρώσει τον προκαθορισμένο κύκλο δράσης του ενεργοποιητή και να καλύψει τις απαιτήσεις στατικής απόδοσης του συστήματος.
Ως εκ τούτου, για τους ερευνητές που ασχολούνται με το σχεδιασμό σύγχρονων υδραυλικών συστημάτων, είναι πολύ απαραίτητο να μελετήσουν τα δυναμικά χαρακτηριστικά των υδραυλικών συστημάτων μετάδοσης και ελέγχου, να κατανοήσουν και να κατέχουν τα δυναμικά χαρακτηριστικά και τις αλλαγές παραμέτρων στη διαδικασία εργασίας του υδραυλικού συστήματος, ώστε να περαιτέρω βελτίωση και τελειοποίηση του υδραυλικού συστήματος. .
1. Η ουσία των δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος
Τα δυναμικά χαρακτηριστικά του υδραυλικού συστήματος είναι ουσιαστικά τα χαρακτηριστικά που παρουσιάζει το υδραυλικό σύστημα κατά τη διαδικασία απώλειας της αρχικής κατάστασης ισορροπίας και φθάνοντας σε μια νέα κατάσταση ισορροπίας. Επιπλέον, υπάρχουν δύο κύριοι λόγοι για τη διακοπή της αρχικής κατάστασης ισορροπίας του υδραυλικού συστήματος και την ενεργοποίηση της δυναμικής του διαδικασίας: ο ένας προκαλείται από την αλλαγή της διαδικασίας του συστήματος μετάδοσης ή ελέγχου. το άλλο προκαλείται από εξωτερικές παρεμβολές. Σε αυτή τη δυναμική διαδικασία, κάθε μεταβλητή παραμέτρου στο υδραυλικό σύστημα αλλάζει με το χρόνο και η απόδοση αυτής της διαδικασίας αλλαγής καθορίζει την ποιότητα των δυναμικών χαρακτηριστικών του συστήματος.
2. Μέθοδος έρευνας υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών
Οι κύριες μέθοδοι για τη μελέτη των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων είναι η μέθοδος ανάλυσης συναρτήσεων, η μέθοδος προσομοίωσης, η μέθοδος πειραματικής έρευνας και η μέθοδος ψηφιακής προσομοίωσης.
2.1 Μέθοδος ανάλυσης συναρτήσεων
Η ανάλυση συνάρτησης μεταφοράς είναι μια ερευνητική μέθοδος που βασίζεται στην κλασική θεωρία ελέγχου. Η ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων με την κλασική θεωρία ελέγχου περιορίζεται συνήθως σε γραμμικά συστήματα μίας εισόδου και μίας εξόδου. Γενικά, καθιερώνεται πρώτα το μαθηματικό μοντέλο του συστήματος και γράφεται η αυξητική του μορφή και στη συνέχεια εκτελείται ο μετασχηματισμός Laplace, έτσι ώστε να ληφθεί η συνάρτηση μεταφοράς του συστήματος και στη συνέχεια η συνάρτηση μεταφοράς του συστήματος να μετατραπεί σε Bode. αναπαράσταση διαγράμματος που είναι εύκολο να αναλυθεί διαισθητικά. Τέλος, τα χαρακτηριστικά απόκρισης αναλύονται μέσω της καμπύλης φάσης-συχνότητας και καμπύλης πλάτους-συχνότητας στο διάγραμμα Bode. Όταν αντιμετωπίζουμε μη γραμμικά προβλήματα, οι μη γραμμικοί συντελεστές του συχνά αγνοούνται ή απλοποιούνται σε ένα γραμμικό σύστημα. Στην πραγματικότητα, τα υδραυλικά συστήματα έχουν συχνά πολύπλοκους μη γραμμικούς παράγοντες, επομένως υπάρχουν μεγάλα λάθη ανάλυσης στην ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων με αυτή τη μέθοδο. Επιπλέον, η μέθοδος ανάλυσης συνάρτησης μεταφοράς αντιμετωπίζει το ερευνητικό αντικείμενο ως μαύρο κουτί, εστιάζει μόνο στην είσοδο και την έξοδο του συστήματος και δεν συζητά την εσωτερική κατάσταση του ερευνητικού αντικειμένου.
Η μέθοδος ανάλυσης χώρου κατάστασης είναι να γράψει το μαθηματικό μοντέλο της δυναμικής διαδικασίας του υπό μελέτη υδραυλικού συστήματος ως εξίσωση κατάστασης, το οποίο είναι ένα σύστημα διαφορικών εξισώσεων πρώτης τάξης, το οποίο αντιπροσωπεύει την παράγωγο πρώτης τάξης κάθε μεταβλητής κατάστασης στο υδραυλικό σύστημα. Μια συνάρτηση πολλών άλλων μεταβλητών κατάστασης και μεταβλητών εισόδου. αυτή η συναρτησιακή σχέση μπορεί να είναι γραμμική ή μη γραμμική. Για να γράψετε ένα μαθηματικό μοντέλο της δυναμικής διαδικασίας ενός υδραυλικού συστήματος με τη μορφή εξίσωσης κατάστασης, η συνήθως χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι η χρήση της συνάρτησης μεταφοράς για την εξαγωγή της εξίσωσης συνάρτησης κατάστασης ή η χρήση της διαφορικής εξίσωσης υψηλότερης τάξης για την εξαγωγή της εξίσωση κατάστασης και το διάγραμμα δεσμού ισχύος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να παραθέσουμε την εξίσωση κατάστασης. Αυτή η μέθοδος ανάλυσης δίνει προσοχή στις εσωτερικές αλλαγές του ερευνητικού συστήματος και μπορεί να αντιμετωπίσει προβλήματα πολλαπλών εισροών και πολλαπλών εξόδων, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά τις ελλείψεις της μεθόδου ανάλυσης συνάρτησης μεταφοράς.
Η μέθοδος ανάλυσης συνάρτησης συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου ανάλυσης συνάρτησης μεταφοράς και της μεθόδου ανάλυσης χώρου κατάστασης είναι η μαθηματική βάση για να κατανοήσουν και να αναλύσουν τα εσωτερικά δυναμικά χαρακτηριστικά του υδραυλικού συστήματος. Η μέθοδος της συνάρτησης περιγραφής χρησιμοποιείται για ανάλυση, επομένως συμβαίνουν αναπόφευκτα σφάλματα ανάλυσης και χρησιμοποιείται συχνά στην ανάλυση απλών συστημάτων.
2.2 Μέθοδος προσομοίωσης
Στην εποχή που η τεχνολογία των υπολογιστών δεν ήταν ακόμη δημοφιλής, η χρήση αναλογικών υπολογιστών ή αναλογικών κυκλωμάτων για την προσομοίωση και ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων ήταν επίσης μια πρακτική και αποτελεσματική μέθοδος έρευνας. Ο αναλογικός υπολογιστής γεννήθηκε πριν από τον ψηφιακό υπολογιστή και η αρχή του είναι να μελετά τα χαρακτηριστικά του αναλογικού συστήματος με βάση την ομοιότητα στη μαθηματική περιγραφή των μεταβαλλόμενων νόμων διαφορετικών φυσικών μεγεθών. Η εσωτερική του μεταβλητή είναι μια συνεχώς μεταβαλλόμενη μεταβλητή τάσης και η λειτουργία της μεταβλητής βασίζεται στην παρόμοια σχέση λειτουργίας των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών της τάσης, του ρεύματος και των στοιχείων στο κύκλωμα.
Οι αναλογικοί υπολογιστές είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για την επίλυση συνηθισμένων διαφορικών εξισώσεων, επομένως ονομάζονται επίσης αναλογικοί διαφορικοί αναλυτές. Οι περισσότερες από τις δυναμικές διαδικασίες των φυσικών συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων των υδραυλικών συστημάτων, εκφράζονται με τη μαθηματική μορφή διαφορικών εξισώσεων, έτσι οι αναλογικοί υπολογιστές είναι πολύ κατάλληλοι για την έρευνα προσομοίωσης δυναμικών συστημάτων.
Όταν λειτουργεί η μέθοδος προσομοίωσης, συνδέονται διάφορα υπολογιστικά στοιχεία σύμφωνα με το μαθηματικό μοντέλο του συστήματος και οι υπολογισμοί εκτελούνται παράλληλα. Οι τάσεις εξόδου κάθε υπολογιστικού στοιχείου αντιπροσωπεύουν τις αντίστοιχες μεταβλητές στο σύστημα. Πλεονεκτήματα της σχέσης. Ωστόσο, ο κύριος σκοπός αυτής της μεθόδου ανάλυσης είναι να παρέχει ένα ηλεκτρονικό μοντέλο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πειραματική έρευνα, αντί να αποκτήσει ακριβή ανάλυση μαθηματικών προβλημάτων, επομένως έχει το μοιραίο μειονέκτημα της χαμηλής ακρίβειας υπολογισμού. Επιπλέον, το αναλογικό του κύκλωμα είναι συχνά πολύπλοκο στη δομή, ανθεκτικό σε Η ικανότητα παρεμβολής στον έξω κόσμο είναι εξαιρετικά φτωχή.
2.3 Πειραματική μέθοδος έρευνας
Η πειραματική μέθοδος έρευνας είναι μια απαραίτητη ερευνητική μέθοδος για την ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος, ειδικά όταν δεν υπάρχει πρακτική θεωρητική μέθοδος έρευνας όπως η ψηφιακή προσομοίωση στο παρελθόν, μπορεί να αναλυθεί μόνο με πειραματικές μεθόδους. Μέσω της πειραματικής έρευνας, μπορούμε να κατανοήσουμε διαισθητικά και αληθινά τα δυναμικά χαρακτηριστικά του υδραυλικού συστήματος και τις αλλαγές των σχετικών παραμέτρων, αλλά η ανάλυση του υδραυλικού συστήματος μέσω πειραμάτων έχει τα μειονεκτήματα της μεγάλης περιόδου και του υψηλού κόστους.
Επιπλέον, για το σύνθετο υδραυλικό σύστημα, ακόμη και έμπειροι μηχανικοί δεν είναι απολύτως σίγουροι για την ακριβή μαθηματική του μοντελοποίηση, επομένως είναι αδύνατο να γίνει σωστή ανάλυση και έρευνα για τη δυναμική του διαδικασία. Η ακρίβεια του κατασκευασμένου μοντέλου μπορεί να επαληθευτεί αποτελεσματικά μέσω της μεθόδου συνδυασμού με το πείραμα και μπορούν να παρασχεθούν προτάσεις για αναθεώρηση για τη δημιουργία του σωστού μοντέλου. Ταυτόχρονα, τα αποτελέσματα των δύο μπορούν να συγκριθούν με προσομοίωση και πειραματική έρευνα υπό τις ίδιες συνθήκες Ανάλυση, για να διασφαλιστεί ότι τα σφάλματα της προσομοίωσης και των πειραμάτων βρίσκονται εντός του ελεγχόμενου εύρους, έτσι ώστε ο κύκλος της έρευνας να μπορεί να συντομευτεί και τα οφέλη μπορεί να βελτιωθεί με βάση τη διασφάλιση της αποτελεσματικότητας και της ποιότητας. Ως εκ τούτου, η σημερινή μέθοδος πειραματικής έρευνας χρησιμοποιείται συχνά ως απαραίτητο μέσο για τη σύγκριση και την επαλήθευση των αριθμητικών προσομοιώσεων ή άλλων θεωρητικών ερευνητικών αποτελεσμάτων σημαντικών δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος.
2.4 Ψηφιακή μέθοδος προσομοίωσης
Η πρόοδος της σύγχρονης θεωρίας ελέγχου και η ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών έχουν φέρει μια νέα μέθοδο για τη μελέτη των δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος, δηλαδή τη μέθοδο ψηφιακής προσομοίωσης. Σε αυτή τη μέθοδο, καθιερώνεται πρώτα το μαθηματικό μοντέλο της διαδικασίας του υδραυλικού συστήματος και εκφράζεται με την εξίσωση κατάστασης και στη συνέχεια λαμβάνεται στον υπολογιστή η λύση πεδίου χρόνου κάθε κύριας μεταβλητής του συστήματος στη δυναμική διαδικασία.
Η μέθοδος ψηφιακής προσομοίωσης είναι κατάλληλη τόσο για γραμμικά όσο και για μη γραμμικά συστήματα. Μπορεί να προσομοιώσει τις αλλαγές των παραμέτρων του συστήματος υπό τη δράση οποιασδήποτε συνάρτησης εισόδου και στη συνέχεια να αποκτήσει μια άμεση και ολοκληρωμένη κατανόηση της δυναμικής διαδικασίας του υδραυλικού συστήματος. Η δυναμική απόδοση του υδραυλικού συστήματος μπορεί να προβλεφθεί στο πρώτο στάδιο, έτσι ώστε τα αποτελέσματα του σχεδιασμού να μπορούν να συγκριθούν, να επαληθευτούν και να βελτιωθούν εγκαίρως, γεγονός που μπορεί να διασφαλίσει αποτελεσματικά ότι το σχεδιασμένο υδραυλικό σύστημα έχει καλή απόδοση λειτουργίας και υψηλή αξιοπιστία. Σε σύγκριση με άλλα μέσα και μεθόδους μελέτης της υδραυλικής δυναμικής απόδοσης, η τεχνολογία ψηφιακής προσομοίωσης έχει τα πλεονεκτήματα της ακρίβειας, της αξιοπιστίας, της ισχυρής προσαρμοστικότητας, του σύντομου κύκλου και της οικονομικής εξοικονόμησης. Ως εκ τούτου, η μέθοδος ψηφιακής προσομοίωσης έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της έρευνας υδραυλικής δυναμικής απόδοσης.
3. Κατεύθυνση ανάπτυξης μεθόδων έρευνας για υδραυλικά δυναμικά χαρακτηριστικά
Μέσω της θεωρητικής ανάλυσης της μεθόδου ψηφιακής προσομοίωσης, σε συνδυασμό με την ερευνητική μέθοδο σύγκρισης και επαλήθευσης των πειραματικών αποτελεσμάτων, έχει γίνει η κύρια μέθοδος για τη μελέτη των υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών. Επιπλέον, λόγω της υπεροχής της τεχνολογίας ψηφιακής προσομοίωσης, η ανάπτυξη της έρευνας για τα υδραυλικά δυναμικά χαρακτηριστικά θα ενσωματωθεί στενά με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ψηφιακής προσομοίωσης. Σε βάθος μελέτη της θεωρίας μοντελοποίησης και των σχετικών αλγορίθμων του υδραυλικού συστήματος και ανάπτυξη λογισμικού προσομοίωσης υδραυλικού συστήματος που είναι εύκολο να μοντελοποιηθεί, έτσι ώστε οι τεχνικοί υδραυλικών συστημάτων να μπορούν να αφιερώσουν περισσότερη ενέργεια στην έρευνα του βασικού έργου του υδραυλικού συστήματος. την ανάπτυξη του πεδίου έρευνας υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών. μία από τις κατευθύνσεις.
Επιπλέον, λόγω της πολυπλοκότητας της σύνθεσης των σύγχρονων υδραυλικών συστημάτων, μηχανικά, ηλεκτρικά, ακόμη και πνευματικά ζητήματα εμπλέκονται συχνά στη μελέτη των δυναμικών χαρακτηριστικών τους. Μπορεί να φανεί ότι η δυναμική ανάλυση του υδραυλικού συστήματος είναι μερικές φορές μια ολοκληρωμένη ανάλυση προβλημάτων όπως η ηλεκτρομηχανική υδραυλική. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη καθολικού λογισμικού υδραυλικής προσομοίωσης, σε συνδυασμό με τα αντίστοιχα πλεονεκτήματα του λογισμικού προσομοίωσης σε διαφορετικά ερευνητικά πεδία, για την επίτευξη πολυδιάστατης κοινής προσομοίωσης υδραυλικών συστημάτων έχει γίνει η κύρια κατεύθυνση ανάπτυξης της τρέχουσας μεθόδου έρευνας υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών.
Με τη βελτίωση των απαιτήσεων απόδοσης του σύγχρονου υδραυλικού συστήματος, το παραδοσιακό υδραυλικό σύστημα για την ολοκλήρωση του προκαθορισμένου κύκλου δράσης του ενεργοποιητή και την ικανοποίηση των απαιτήσεων στατικής απόδοσης του συστήματος δεν μπορεί πλέον να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις, επομένως είναι επιτακτική ανάγκη να μελετηθούν τα δυναμικά χαρακτηριστικά του το υδραυλικό σύστημα.
Με βάση την εξήγηση της ουσίας της έρευνας για τα δυναμικά χαρακτηριστικά του υδραυλικού συστήματος, η παρούσα εργασία εισάγει λεπτομερώς τέσσερις βασικές μεθόδους μελέτης των δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου ανάλυσης συνάρτησης, της μεθόδου προσομοίωσης, της πειραματικής έρευνας. μέθοδος και η μέθοδος ψηφιακής προσομοίωσης, καθώς και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Επισημαίνεται ότι η ανάπτυξη λογισμικού προσομοίωσης υδραυλικών συστημάτων που είναι εύκολο στη μοντελοποίηση και η κοινή προσομοίωση λογισμικού προσομοίωσης πολλαπλών τομέων αποτελούν τις κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης της μεθόδου έρευνας των υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών στο μέλλον.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-17-2023