Με τη συνεχή ανάπτυξη και την πρόοδο της υδραυλικής τεχνολογίας, τα πεδία εφαρμογής της γίνονται όλο 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. Όλα αυτά έχουν φέρει πιο ακριβείς και βαθύτερες απαιτήσεις στο σχεδιασμό και την κατασκευή σύγχρονων υδραυλικών συστημάτων. Δεν απέχει πολύ από το να ικανοποιείτε τις παραπάνω απαιτήσεις μόνο χρησιμοποιώντας το παραδοσιακό σύστημα για να ολοκληρώσετε τον προκαθορισμένο κύκλο δράσης του ενεργοποιητή και να πληρούν τις στατικές απαιτήσεις απόδοσης του συστήματος.
Ως εκ τούτου, για τους ερευνητές που ασχολούνται με το σχεδιασμό σύγχρονων υδραυλικών συστημάτων, είναι πολύ απαραίτητο να μελετηθούν τα δυναμικά χαρακτηριστικά των υδραυλικών συστημάτων μετάδοσης και ελέγχου, να κατανοήσουν και να κυριαρχήσουν τα δυναμικά χαρακτηριστικά και τις αλλαγές των παραμέτρων στη διαδικασία εργασίας του υδραυλικού συστήματος, έτσι ώστε να βελτιωθεί περαιτέρω και να τελειοποιήσουμε το υδραυλικό σύστημα. .
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 της απώλειας της αρχικής του κατάστασης ισορροπίας και της επίτευξης μιας νέας κατάστασης ισορροπίας. Επιπλέον, υπάρχουν δύο κύριοι λόγοι για τη διάσπαση της αρχικής κατάστασης ισορροπίας του υδραυλικού συστήματος και την ενεργοποίηση της δυναμικής της διαδικασίας: η μία προκαλείται από την αλλαγή της διαδικασίας του συστήματος μετάδοσης ή ελέγχου. Το άλλο προκαλείται από εξωτερικές παρεμβολές. Σε αυτή τη δυναμική διαδικασία, κάθε μεταβλητή παραμέτρων 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 των υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών
Οι κύριες μέθοδοι για τη μελέτη των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων είναι η μέθοδος ανάλυσης λειτουργιών, η μέθοδος προσομοίωσης, η μέθοδος πειραματικής έρευνας και η μέθοδος ψηφιακής προσομοίωσης.
2.1 Μέθοδος Ανάλυσης Λειτουργίας
Η ανάλυση της λειτουργίας μεταφοράς είναι μια μέθοδος έρευνας που βασίζεται στη θεωρία του κλασικού ελέγχου. Η ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων με τη θεωρία του κλασικού ελέγχου περιορίζεται συνήθως σε γραμμικά συστήματα μονής εισόδου και μονής εξόδου. Γενικά, το μαθηματικό μοντέλο του συστήματος δημιουργείται πρώτα και η βαθμιαία μορφή του είναι γραμμένη και στη συνέχεια εκτελείται μετασχηματισμός Laplace, έτσι ώστε να λαμβάνεται η λειτουργία μεταφοράς του συστήματος και στη συνέχεια η λειτουργία μεταφοράς του συστήματος μετατρέπεται σε αναπαράσταση διάγραμμα Bode που είναι εύκολο να αναλυθεί διαισθητικά. Τέλος, τα χαρακτηριστικά απόκρισης αναλύονται μέσω της καμπύλης φάσης φάσης και της καμπύλης-συχνότητας στο διάγραμμα του Bode. Όταν αντιμετωπίζουν μη γραμμικά προβλήματα, οι μη γραμμικοί παράγοντες συχνά αγνοούνται ή απλοποιούνται σε ένα γραμμικό σύστημα. Στην πραγματικότητα, τα υδραυλικά συστήματα έχουν συχνά σύνθετους μη γραμμικούς παράγοντες, επομένως υπάρχουν μεγάλα σφάλματα ανάλυσης στην ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων με αυτή τη μέθοδο. Επιπλέον, η μέθοδος ανάλυσης λειτουργίας μεταφοράς αντιμετωπίζει το ερευνητικό αντικείμενο ως μαύρο κουτί, επικεντρώνεται μόνο στην είσοδο και την έξοδο του συστήματος και δεν συζητάει την εσωτερική κατάσταση του ερευνητικού αντικειμένου.
Η μέθοδος ανάλυσης του χώρου κατάστασης είναι να γράψει το μαθηματικό μοντέλο της δυναμικής διαδικασίας του υδραυλικού συστήματος υπό μελέτη ως μια κρατική εξίσωση, η οποία αποτελεί σύστημα διαφορικής εξίσωσης πρώτης τάξης, το οποίο αντιπροσωπεύει το παράγωγο πρώτης τάξης κάθε μεταβλητής κατάστασης στο υδραυλικό σύστημα. Μια συνάρτηση πολλών άλλων μεταβλητών κατάστασης και μεταβλητών εισόδου. Αυτή η λειτουργική σχέση μπορεί να είναι γραμμική ή μη γραμμική. Για να γράψετε ένα μαθηματικό μοντέλο της δυναμικής διαδικασίας ενός υδραυλικού συστήματος με τη μορφή μιας εξίσωσης κατάστασης, η κοινώς χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι να χρησιμοποιηθεί η λειτουργία μεταφοράς για να αντλήσει την εξίσωση της λειτουργίας κατάστασης ή να χρησιμοποιηθεί η διαφορική εξίσωση υψηλότερης τάξης για να αντλήσει την εξίσωση κατάστασης και το διάγραμμα του δεσμού ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την καταχώριση της εξίσωσης κατάστασης. Αυτή η μέθοδος ανάλυσης δίνει προσοχή στις εσωτερικές αλλαγές του ερευνητικού συστήματος και μπορεί να αντιμετωπίσει προβλήματα πολλαπλών εισροών και πολλαπλών εξόδων, τα οποία βελτιώνουν σημαντικά τις ελλείψεις της μεθόδου ανάλυσης λειτουργίας μεταφοράς.
Η μέθοδος ανάλυσης λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου ανάλυσης λειτουργίας μεταφοράς και της μεθόδου ανάλυσης του χώρου κατάστασης είναι η μαθηματική βάση για να κατανοήσουν και να αναλύσουν τα εσωτερικά δυναμικά χαρακτηριστικά του υδραυλικού συστήματος. Η μέθοδος λειτουργίας περιγραφής χρησιμοποιείται για ανάλυση, επομένως τα σφάλματα ανάλυσης εμφανίζονται αναπόφευκτα και χρησιμοποιείται συχνά στην ανάλυση απλών συστημάτων.
2.2 Μέθοδος προσομοίωσης
Στην εποχή που η τεχνολογία των υπολογιστών δεν ήταν ακόμη δημοφιλής, χρησιμοποιώντας αναλογικούς υπολογιστές ή αναλογικά κυκλώματα για την προσομοίωση και την ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών των υδραυλικών συστημάτων ήταν επίσης μια πρακτική και αποτελεσματική ερευνητική μέθοδος. Ο αναλογικός υπολογιστής γεννήθηκε πριν από τον ψηφιακό υπολογιστή και η αρχή του είναι να μελετήσει τα χαρακτηριστικά του αναλογικού συστήματος με βάση την ομοιότητα στη μαθηματική περιγραφή των μεταβαλλόμενων νόμων διαφορετικών φυσικών ποσοτήτων. Η εσωτερική μεταβλητή της 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 εξαρτημάτων στο κύκλωμα.
Οι αναλογικοί υπολογιστές είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για την επίλυση συνηθισμένων διαφορικών εξισώσεων, επομένως ονομάζονται επίσης αναλυτές αναλογικών διαφορών. Οι περισσότερες από τις δυναμικές διεργασίες των φυσικών συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων των υδραυλικών συστημάτων, εκφράζονται στη μαθηματική μορφή διαφορικών εξισώσεων, έτσι οι αναλογικοί υπολογιστές είναι πολύ κατάλληλοι για την έρευνα προσομοίωσης δυναμικών συστημάτων.
Όταν η μέθοδος προσομοίωσης λειτουργεί, διάφορα στοιχεία υπολογιστών συνδέονται 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 η παροχή ενός ηλεκτρονικού μοντέλου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πειραματική έρευνα, αντί να επιτευχθεί ακριβής ανάλυση των μαθηματικών προβλημάτων, επομένως έχει το θανατηφόρο μειονέκτημα της χαμηλής ακρίβειας υπολογισμού. Επιπλέον, το αναλογικό του κύκλωμα είναι συχνά πολύπλοκο σε δομή, ανθεκτικό στην ικανότητα να παρεμβαίνει στον έξω κόσμο είναι εξαιρετικά φτωχή.
2.3 Μέθοδος πειραματικής έρευνας
Η μέθοδος πειραματικής έρευνας είναι μια απαραίτητη ερευνητική μέθοδος για την ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος, ειδικά όταν δεν υπάρχει πρακτική θεωρητική ερευνητική μέθοδος όπως η ψηφιακή προσομοίωση στο παρελθόν, μπορεί να αναλυθεί μόνο με πειραματικές μεθόδους. Μέσω της πειραματικής έρευνας, μπορούμε να κατανοήσουμε διαισθητικά και πραγματικά τα δυναμικά χαρακτηριστικά του υδραυλικού συστήματος και τις αλλαγές των σχετικών παραμέτρων, αλλά η ανάλυση του υδραυλικού συστήματος μέσω πειραμάτων έχει τα μειονεκτήματα του μεγάλου χρονικού διαστήματος και του υψηλού κόστους.
Επιπλέον, για το σύνθετο υδραυλικό σύστημα, ακόμη και έμπειροι μηχανικοί δεν είναι πλήρως σίγουροι για την ακριβή μαθηματική μοντελοποίηση του, οπότε είναι αδύνατο να διεξαχθεί 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 την ανάλυση των ίδιων συνθηκών, για να διασφαλιστεί ότι τα σφάλματα της προσομοίωσης και των πειραμάτων βρίσκονται εντός του ελεγχόμενου εύρους, έτσι ώστε ο κύκλος έρευνας να μπορεί να μειωθεί και τα οφέλη να βελτιωθούν με βάση την εξασφάλιση της αποτελεσματικότητας και της ποιότητας. Ως εκ τούτου, η σημερινή πειραματική ερευνητική μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά ως απαραίτητο μέσο για τη σύγκριση και την επαλήθευση της αριθμητικής προσομοίωσης ή άλλων θεωρητικών αποτελεσμάτων έρευνας των σημαντικών δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος.
2.4 Μέθοδος ψηφιακής 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, το μαθηματικό μοντέλο της διαδικασίας του υδραυλικού συστήματος δημιουργείται πρώτα και εκφράζεται από την εξίσωση κατάστασης και στη συνέχεια η λύση χρονικού πεδίου κάθε κύρια μεταβλητή του συστήματος στη δυναμική διαδικασία λαμβάνεται στον υπολογιστή.
Η μέθοδος ψηφιακής προσομοίωσης είναι κατάλληλη τόσο για τα γραμμικά όσο και για τα 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 με το χρόνο, γεγονός που μπορεί να εξασφαλίσει αποτελεσματικά ότι το σχεδιασμένο υδραυλικό σύστημα έχει καλή απόδοση εργασίας 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 υδραυλικής δυναμικής έρευνας απόδοσης.
3. Αναπτυξιακή κατεύθυνση 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 συνηθισμένη μέθοδος για τη μελέτη των υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών. Επιπλέον, λόγω της ανωτερότητας της τεχνολογίας ψηφιακής προσομοίωσης, η ανάπτυξη της έρευνας για τα υδραυλικά δυναμικά χαρακτηριστικά θα ενσωματωθεί στενά στην ανάπτυξη της τεχνολογίας ψηφιακής προσομοίωσης. Σε βάθος μελέτη της θεωρίας μοντελοποίησης και των σχετικών αλγορίθμων του υδραυλικού συστήματος και η ανάπτυξη του λογισμικού προσομοίωσης υδραυλικού συστήματος που είναι εύκολο να μοντελοποιηθεί, έτσι ώστε οι υδραυλικοί τεχνικοί να μπορούν να αφιερώσουν περισσότερη ενέργεια στην έρευνα του βασικού έργου του υδραυλικού συστήματος είναι η ανάπτυξη του πεδίου της έρευνας των χαρακτηριστικών των υδραυλικών δυναμικών. μία από τις κατευθύνσεις.
Επιπλέον, ενόψει της πολυπλοκότητας της σύνθεσης των σύγχρονων υδραυλικών συστημάτων, τα μηχανικά, ηλεκτρικά και ακόμη και πνευματικά ζητήματα συχνά εμπλέκονται στη μελέτη των δυναμικών χαρακτηριστικών τους. Μπορεί να φανεί ότι η δυναμική ανάλυση του υδραυλικού συστήματος είναι μερικές φορές μια ολοκληρωμένη ανάλυση προβλημάτων όπως τα ηλεκτρομηχανικά υδραυλικά συστήματα. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη του καθολικού λογισμικού υδραυλικής προσομοίωσης, σε συνδυασμό με τα αντίστοιχα πλεονεκτήματα του λογισμικού προσομοίωσης σε διαφορετικούς ερευνητικούς τομείς, για την επίτευξη πολυδιάστατης προσομοίωσης των 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 στατικών απαιτήσεων απόδοσης του συστήματος δεν μπορεί πλέον να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις, επομένως είναι επιτακτική η μελέτη των δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος.
Με βάση την εξαίρεση της ουσίας της έρευνας σχετικά με τα δυναμικά χαρακτηριστικά του υδραυλικού συστήματος, το παρόν έγγραφο εισάγει λεπτομερώς τέσσερις κύριες μεθόδους μελέτης των δυναμικών χαρακτηριστικών του υδραυλικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου ανάλυσης λειτουργιών, της μεθόδου προσομοίωσης, της μεθόδου πειραματικής έρευνας και της μεθόδου ψηφιακής προσομοίωσης και των πλεονεκτικών και μειονεκτήματός τους. Επισημαίνεται ότι η ανάπτυξη λογισμικού προσομοίωσης υδραυλικού συστήματος που είναι εύκολο να μοντελοποιηθεί και η προσομοίωση της προσομοίωσης πολλαπλών τομέων είναι οι κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης της ερευνητικής μεθόδου των υδραυλικών δυναμικών χαρακτηριστικών στο μέλλον.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιαν-17-2023