З постійним розвитком і прогресом гідравлічної технології сфери її застосування стають все більш і більш широкими.Гідравлічна система, яка використовується для виконання функцій трансмісії та керування, стає дедалі складнішою, і висуваються більш високі вимоги до її гнучкості та різноманітних характеристик.Усе це висунуло більш точні та глибші вимоги до проектування та виробництва сучасних гідравлічних систем.Це далеко не в змозі задовольнити вищезазначені вимоги лише за допомогою традиційної системи для завершення попередньо визначеного циклу дії приводу та відповідності статичним вимогам до продуктивності системи.
Тому для дослідників, які займаються проектуванням сучасних гідравлічних систем, вкрай необхідно вивчати динамічні характеристики гідравлічної трансмісії та систем керування, розуміти та опанувати динамічні характеристики та зміни параметрів у робочому процесі гідросистеми, щоб подальше вдосконалення та вдосконалення гідравлічної системи..
1. Сутність динамічних характеристик гідросистеми
Динамічні характеристики гідравлічної системи - це, по суті, характеристики, які гідравлічна система демонструє під час процесу втрати початкового стану рівноваги та досягнення нового стану рівноваги.Крім того, існують дві основні причини порушення початкового стану рівноваги гідравлічної системи та запуску її динамічного процесу: одна викликана зміною процесу трансмісії або системи керування;інший викликаний зовнішнім втручанням.У цьому динамічному процесі кожна змінна параметра в гідравлічній системі змінюється з часом, і результативність цього процесу зміни визначає якість динамічних характеристик системи.
2. Метод дослідження гідродинамічних характеристик
Основними методами дослідження динамічних характеристик гідравлічних систем є метод функціонального аналізу, метод моделювання, метод експериментальних досліджень і метод цифрового моделювання.
2.1 Метод функціонального аналізу
Аналіз передавальної функції є методом дослідження, заснованим на класичній теорії управління.Аналіз динамічних характеристик гідравлічних систем з класичною теорією керування зазвичай обмежується лінійними системами з одним входом і одним виходом.Як правило, спочатку встановлюється математична модель системи, записується її інкрементна форма, а потім виконується перетворення Лапласа, щоб отримати передаточну функцію системи, а потім передаточну функцію системи перетворити на Боде представлення діаграми, яке легко аналізувати інтуїтивно.Нарешті, характеристики відгуку аналізуються за допомогою кривої фази-частоти та кривої амплітуди-частоти на діаграмі Боде.При зустрічі з нелінійними проблемами її нелінійні фактори часто ігноруються або спрощуються до лінійної системи.Насправді гідравлічні системи часто мають складні нелінійні фактори, тому існують великі помилки аналізу при аналізі динамічних характеристик гідравлічних систем за допомогою цього методу.Крім того, метод аналізу функції передачі розглядає об’єкт дослідження як чорний ящик, зосереджується лише на вході та виході системи та не обговорює внутрішній стан об’єкта дослідження.
Метод аналізу простору станів полягає в записі математичної моделі динамічного процесу досліджуваної гідравлічної системи у вигляді рівняння стану, яке є системою диференціальних рівнянь першого порядку, яка представляє похідну першого порядку кожної змінної стану в гідравлічній системі. система.Функція кількох інших змінних стану та вхідних змінних;цей функціональний зв'язок може бути лінійним або нелінійним.Щоб записати математичну модель динамічного процесу гідравлічної системи у формі рівняння стану, зазвичай використовуваний метод полягає у використанні функції передачі для отримання рівняння функції стану або використання диференціального рівняння вищого порядку для отримання рівняння функції стану. рівняння стану, а діаграма силового зв’язку також може бути використана для перерахування рівняння стану.Цей метод аналізу звертає увагу на внутрішні зміни досліджуваної системи та може мати справу з проблемами з кількома входами та кількома виходами, що значно покращує недоліки методу аналізу функції передачі.
Метод аналізу функцій, включаючи метод аналізу передавальної функції та метод аналізу простору станів, є математичною основою для розуміння та аналізу внутрішніх динамічних характеристик гідравлічної системи.Для аналізу використовується метод функції опису, тому неминуче виникають помилки аналізу, і його часто використовують при аналізі простих систем.
2.2 Метод моделювання
В епоху, коли комп’ютерні технології ще не були популярними, використання аналогових комп’ютерів або аналогових схем для моделювання та аналізу динамічних характеристик гідравлічних систем також було практичним і ефективним методом дослідження.Аналоговий комп’ютер народився раніше цифрового комп’ютера, і його принцип полягає у вивченні характеристик аналогової системи на основі подібності в математичному описі змінних законів різних фізичних величин.Його внутрішня змінна — це змінна напруги, що постійно змінюється, і робота змінної базується на подібному взаємозв’язку між електричними характеристиками напруги, струму та компонентів у ланцюзі.
Аналогові комп’ютери особливо підходять для розв’язування звичайних диференціальних рівнянь, тому їх також називають аналоговими диференціальними аналізаторами.Більшість динамічних процесів фізичних систем, включаючи гідравлічні системи, виражаються в математичній формі диференціальних рівнянь, тому аналогові комп’ютери дуже підходять для моделювання дослідження динамічних систем.
Коли працює метод моделювання, різні обчислювальні компоненти підключаються відповідно до математичної моделі системи, а обчислення виконуються паралельно.Вихідні напруги кожного обчислювального компонента представляють відповідні змінні в системі.Переваги відносин.Однак основною метою цього методу аналізу є створення електронної моделі, яку можна використовувати для експериментальних досліджень, а не для отримання точного аналізу математичних проблем, тому він має фатальний недолік – низьку точність обчислень;крім того, його аналогова схема часто має складну структуру, стійку до Здатність перешкоджати зовнішньому світу надзвичайно низька.
2.3 Експериментальний метод дослідження
Експериментальний метод дослідження є незамінним методом дослідження для аналізу динамічних характеристик гідравлічної системи, особливо коли в минулому не було практичного теоретичного методу дослідження, такого як цифрове моделювання, його можна аналізувати лише експериментальними методами.Завдяки експериментальним дослідженням ми можемо інтуїтивно та справді зрозуміти динамічні характеристики гідравлічної системи та зміни пов’язаних параметрів, але аналіз гідравлічної системи за допомогою експериментів має такі недоліки, як тривалий період і висока вартість.
Крім того, для складної гідравлічної системи навіть досвідчені інженери не повністю впевнені в її точному математичному моделюванні, тому неможливо провести правильний аналіз і дослідження її динамічного процесу.Точність побудованої моделі можна ефективно перевірити за допомогою методу поєднання з експериментом, і можна надати пропозиції щодо перегляду для встановлення правильної моделі;в той же час результати обох можна порівняти за допомогою моделювання та експериментального дослідження в однакових умовах. Аналіз, щоб переконатися, що помилки моделювання та експериментів знаходяться в межах контрольованого діапазону, щоб можна було скоротити цикл дослідження та отримати переваги можна покращити на основі забезпечення ефективності та якості.Тому сьогоднішній експериментальний метод дослідження часто використовується як необхідний засіб для порівняння та перевірки чисельного моделювання або інших результатів теоретичного дослідження важливих динамічних характеристик гідравлічної системи.
2.4 Метод цифрового моделювання
Прогрес сучасної теорії керування та розвиток комп’ютерних технологій принесли новий метод дослідження динамічних характеристик гідросистеми – метод цифрового моделювання.У цьому методі спочатку встановлюється математична модель процесу гідравлічної системи, яка виражається рівнянням стану, а потім на комп’ютері отримується розв’язок у часовій області кожної основної змінної системи в динамічному процесі.
Метод цифрового моделювання підходить як для лінійних, так і для нелінійних систем.Він може імітувати зміни параметрів системи під дією будь-якої вхідної функції, а потім отримати пряме та повне розуміння динамічного процесу гідравлічної системи.Динамічну продуктивність гідравлічної системи можна передбачити на першому етапі, щоб результати проектування можна було порівняти, перевірити та покращити вчасно, що може ефективно гарантувати, що спроектована гідравлічна система має хороші робочі характеристики та високу надійність.Порівняно з іншими засобами та методами вивчення гідравлічних динамічних характеристик, технологія цифрового моделювання має такі переваги, як точність, надійність, сильна адаптивність, короткий цикл і економія.Таким чином, метод цифрового моделювання широко використовується в галузі дослідження гідравлічних динамічних характеристик.
3. Напрямок розвитку методів дослідження гідродинамічних характеристик
Завдяки теоретичному аналізу методу цифрового моделювання в поєднанні з дослідницьким методом порівняння та перевірки експериментальних результатів він став основним методом вивчення гідравлічних динамічних характеристик.Крім того, через перевагу технології цифрового моделювання, розвиток досліджень гідравлічних динамічних характеристик буде тісно інтегрований з розвитком технології цифрового моделювання.Поглиблене вивчення теорії моделювання та відповідних алгоритмів гідравлічної системи, а також розробка програмного забезпечення моделювання гідравлічної системи, яке легко моделювати, щоб інженери-гідротехніки могли приділяти більше енергії дослідженню основної роботи гідравлічної системи. розвиток галузі дослідження гідродинамічних характеристик.один із напрямків.
Крім того, з огляду на складність складу сучасних гідравлічних систем, механічні, електричні і навіть пневматичні питання часто залучаються до вивчення їх динамічних характеристик.Можна побачити, що динамічний аналіз гідравлічної системи іноді є комплексним аналізом таких проблем, як електромеханічна гідравліка.Таким чином, розробка універсального програмного забезпечення для гідравлічного моделювання в поєднанні з відповідними перевагами програмного забезпечення для моделювання в різних областях досліджень для досягнення багатовимірного спільного моделювання гідравлічних систем стала основним напрямком розвитку поточного методу дослідження гідравлічних динамічних характеристик.
З удосконаленням вимог до продуктивності сучасної гідравлічної системи традиційна гідравлічна система для завершення попередньо визначеного циклу дії приводу та відповідності статичним вимогам до продуктивності системи більше не може відповідати вимогам, тому вкрай важливо вивчити динамічні характеристики гідравлічна система.
На основі викладення сутності дослідження динамічних характеристик гідросистеми в даній роботі детально представлені чотири основні методи дослідження динамічних характеристик гідросистеми, включаючи метод функціонального аналізу, метод моделювання, експериментальні дослідження метод і метод цифрового моделювання, а також їхні переваги та недоліки.Зазначається, що розробка програмного забезпечення моделювання гідравлічної системи, яке легко моделювати, та спільне моделювання багатодоменного програмного забезпечення моделювання є основними напрямками розвитку методу дослідження гідравлічних динамічних характеристик у майбутньому.
Час публікації: 17 січня 2023 р