С непрекъснатото развитие и напредъка на хидравличната технология неговите полета за приложение стават все по -обширни. Хидравличната система, използвана за изпълнение на функциите за предаване и контрол, става все по -сложна и се излагат по -високи изисквания за неговата гъвкавост на системата и различни изпълнения. Всички те донесоха по -прецизни и по -дълбоки изисквания към проектирането и производството на съвременни хидравлични системи. Той далеч не е в състояние да отговаря на горните изисквания само чрез използване на традиционната система за завършване на предварително определения цикъл на действие на задвижването и отговаряне на изискванията за статични характеристики на системата.
Следователно, за изследователи, ангажирани с дизайна на съвременните хидравлични системи, е много необходимо да се проучат динамичните характеристики на системите за хидравлично предаване и управление, да се разбере и овладее динамичните характеристики и промените в параметрите в работния процес на хидравличната система, за да се подобри и усъвършенства хидравличната система. .
1. Същността на динамичните характеристики на хидравличната система
Динамичните характеристики на хидравличната система са по същество характеристиките, които хидравличната система проявява по време на процеса на загуба на първоначалното си състояние на равновесие и достигане до ново състояние на равновесие. Освен това, има две основни причини за нарушаване на първоначалното равновесно състояние на хидравличната система и задействане на неговия динамичен процес: едната е причинена от промяната на процеса на системата за предаване или управление; Другото се причинява от външна намеса. В този динамичен процес всяка променлива на параметрите в хидравличната система се променя с времето и ефективността на този процес на промяна определя качеството на динамичните характеристики на системата.
2. Метод на изследване на хидравличните динамични характеристики
Основните методи за изучаване на динамичните характеристики на хидравличните системи са методът за анализ на функциите, метод на симулация, експериментален метод на изследване и метод на дигитална симулация.
2.1 Метод за анализ на функциите
Анализът на функцията на прехвърляне е метод на изследване, базиран на теорията на класическия контрол. Анализът на динамичните характеристики на хидравличните системи с теория на класическата контрола обикновено е ограничен до единични и еднократни линейни системи. Като цяло първо се установява математическият модел на системата и се пише нейната инкрементална форма и след това се извършва трансформация на Лаплас, така че да се получи функцията за прехвърляне на системата и след това функцията за прехвърляне на системата се преобразува в представяне на диаграма на Bode, което е лесно за анализ интуитивно. И накрая, характеристиките на отговора се анализират чрез кривата на фазовата честота и кривата на амплитудата-честота в диаграмата на Bode. Когато срещат нелинейни проблеми, неговите нелинейни фактори често се игнорират или опростяват в линейна система. Всъщност хидравличните системи често имат сложни нелинейни фактори, така че има големи грешки в анализа при анализирането на динамичните характеристики на хидравличните системи с този метод. В допълнение, методът за анализ на функцията за прехвърляне третира изследователския обект като черна кутия, фокусира се само върху входа и изхода на системата и не обсъжда вътрешното състояние на изследователския обект.
Методът на състоянието на космическия анализ е да се напише математическият модел на динамичния процес на хидравличната система, която се изследва като уравнение на състоянието, което е система за диференциално уравнение от първи ред, която представлява производното от първи ред на всяка променлива на състоянието в хидравличната система. Функция на няколко други променливи на състоянието и входни променливи; Тази функционална връзка може да бъде линейна или нелинейна. За да се напише математически модел на динамичния процес на хидравлична система под формата на уравнение на състоянието, често използваният метод е да се използва функцията за прехвърляне, за да извлече уравнението на функцията на състоянието или да се използва диференциалното уравнение от по-висок ред, за да се извлече уравнението на състоянието, а диаграмата на мощностната връзка може да се използва и за изброяване на уравнението на състоянието. Този метод на анализ обръща внимание на вътрешните промени на изследваната система и може да се справи с проблеми с много вход и многократно изход, което значително подобрява недостатъците на метода за анализ на трансферната функция.
Методът за анализ на функцията, включващ метода за анализ на трансферната функция и методът за анализ на пространството на състоянието, е математическата основа за хората да разберат и анализират вътрешните динамични характеристики на хидравличната система. Методът на функцията за описание се използва за анализ, така че неизбежно възникват грешки в анализа и той често се използва при анализа на прости системи.
2.2 Метод на симулация
В ерата, когато компютърната технология все още не е била популярна, използването на аналогови компютри или аналогови схеми за симулиране и анализ на динамичните характеристики на хидравличните системи също беше практичен и ефективен метод на изследване. Аналоговият компютър е роден пред цифровия компютър и нейният принцип е да изучава характеристиките на аналоговата система въз основа на сходството в математическото описание на променящите се закони с различни физически количества. Вътрешната му променлива е непрекъснато променяща се променлива на напрежението и работата на променливата се основава на сходна работа на електрическите характеристики на напрежението, тока и компонентите във веригата.
Аналоговите компютри са особено подходящи за решаване на обикновени диференциални уравнения, така че те също се наричат аналогови диференциални анализатори. Повечето от динамичните процеси на физическите системи, включително хидравличните системи, се изразяват в математическата форма на диференциални уравнения, така че аналоговите компютри са много подходящи за симулационните изследвания на динамичните системи.
Когато методът на симулация работи, различни изчислителни компоненти са свързани според математическия модел на системата и изчисленията се извършват паралелно. Изходните напрежения на всеки изчислителен компонент представляват съответните променливи в системата. Предимства на връзката. Основната цел на този метод на анализ обаче е да се осигури електронен модел, който може да се използва за експериментални изследвания, а не за получаване на точен анализ на математически проблеми, така че той има фатален недостатък на ниската точност на изчисляване; В допълнение, неговата аналогова верига често е сложна по структура, устойчива на способността да се намесва във външния свят е изключително лоша.
2.3 Експериментален метод на изследване
Експерименталният метод на изследване е незаменим метод за изследване за анализ на динамичните характеристики на хидравличната система, особено когато в миналото няма практически теоретичен метод на изследване, като цифрова симулация, той може да бъде анализиран само чрез експериментални методи. Чрез експериментални изследвания можем интуитивно и наистина да разберем динамичните характеристики на хидравличната система и промените на свързаните параметри, но анализът на хидравличната система чрез експерименти има недостатъци на дълъг период и висока цена.
В допълнение, за сложната хидравлична система дори опитни инженери не са напълно сигурни в точното си математическо моделиране, така че е невъзможно да се извърши правилен анализ и изследвания на неговия динамичен процес. Точността на изградения модел може да бъде ефективно проверена чрез метода за комбиниране с експеримента и могат да бъдат предоставени предложения за преразглеждане за установяване на правилния модел; В същото време резултатите от двете могат да бъдат сравнени чрез симулация и експериментални изследвания при един и същ анализ на условията, за да се гарантира, че грешките на симулация и експерименти са в рамките на контролируемия диапазон, така че изследователският цикъл да може да бъде съкратен и ползите могат да бъдат подобрени въз основа на осигуряване на ефективност и качество. Следователно, днешният експериментален метод на изследване често се използва като необходимо средство за сравняване и проверка на числената симулация или други теоретични резултати от изследванията на важни динамични характеристики на хидравличната система.
2.4 Метод на цифрова симулация
Напредъкът на съвременната теория на контрола и развитието на компютърните технологии донесе нов метод за изследване на динамичните характеристики на хидравличната система, тоест метод на цифрова симулация. При този метод математическият модел на процеса на хидравличната система се установява първо и се изразява от уравнението на състоянието и след това на компютъра се получава разтворът във времето на всяка основна променлива на системата в динамичния процес.
Методът на цифрова симулация е подходящ както за линейни системи, така и за нелинейни системи. Той може да симулира промените на системните параметри под действието на всяка входна функция и след това да получи пряко и цялостно разбиране на динамичния процес на хидравличната система. Динамичната ефективност на хидравличната система може да бъде предвидена на първия етап, така че резултатите от дизайна да могат да се сравняват, проверяват и подобряват във времето, което може ефективно да гарантира, че проектираната хидравлична система има добра работна работа и висока надеждност. В сравнение с други средства и методи за изучаване на хидравличната динамична производителност, технологията за дигитална симулация има предимствата на точността, надеждността, силната адаптивност, краткият цикъл и икономичните спестявания. Следователно методът на цифрова симулация е широко използван в областта на изследванията на хидравличните динамични производителност.
3. Насока на развитие на методите на изследване за хидравлични динамични характеристики
Чрез теоретичния анализ на метода на дигитална симулация, комбиниран с метода на изследване за сравняване и проверка на експерименталните резултати, той се превърна в основния метод за изучаване на хидравличните динамични характеристики. Освен това, поради превъзходството на технологията за дигитална симулация, разработването на изследвания на хидравличните динамични характеристики ще бъде тясно интегрирано с развитието на технологията за цифрова симулация. Задълбоченото проучване на теорията на моделирането и свързаните с тях алгоритми на хидравличната система и разработването на софтуер за симулация на хидравлична система, който е лесен за моделиране, така че хидравличните техници да отделят повече енергия за изследването на основната работа на хидравличната система е развитието на областта на хидравличните динамични характеристики. Една от посоките.
В допълнение, с оглед на сложността на състава на съвременните хидравлични системи, механичните, електрическите и дори пневматичните проблеми често участват в изследването на техните динамични характеристики. Вижда се, че динамичният анализ на хидравличната система понякога е изчерпателен анализ на проблеми като електромеханична хидравлика. Следователно, разработването на универсален софтуер за хидравлична симулация, комбиниран със съответните предимства на симулационния софтуер в различни изследователски области, за постигане на многоизмерна съвместна симулация на хидравлични системи се превърна в основната посока на развитие на текущия метод за изследване на хидравличните динамични характеристики.
С подобряването на изискванията за производителност на съвременната хидравлична система, традиционната хидравлична система за завършване на предварително определения цикъл на действие на задвижването и изпълнение на изискванията за статични характеристики на системата вече не може да отговаря на изискванията, така че е наложително да се проучат динамичните характеристики на хидравличната система.
Въз основа на разясняването на същността на изследването на динамичните характеристики на хидравличната система, този документ въвежда подробно четири основни метода за изучаване на динамичните характеристики на хидравличната система, включително метода на анализ на функцията, метода на симулация, метода на експериментални изследвания и метода на дигитална симулация и техните предимства и недостатъци. Изтъкна се, че разработването на софтуер за симулация на хидравлична система, който е лесен за моделиране, и съвместната симулация на софтуер за симулация на много домейни са основните посоки на разработване на метода на изследване на хидравличните динамични характеристики в бъдеще.
Време за публикация: януари-17-2023