A hidraulikus technológia folyamatos fejlődésével és fejlődésével alkalmazási területei egyre szélesebbek. Az erőátviteli és vezérlési funkciók elvégzésére szolgáló hidraulikus rendszer egyre összetettebbé válik, és egyre magasabb követelményeket támasztanak a rendszer rugalmasságával és különböző teljesítményeivel szemben. Mindezek pontosabb és mélyebb követelményeket támasztanak a modern hidraulikus rendszerek tervezésével és gyártásával szemben. A fenti követelményeket távolról sem tudja csak a hagyományos rendszer használatával teljesíteni, hogy teljesítse az aktuátor előre meghatározott működési ciklusát és teljesítse a rendszer statikus teljesítménykövetelményeit.
Ezért a modern hidraulikus rendszerek tervezésével foglalkozó kutatók számára nagyon szükséges a hidraulikus erőátviteli és vezérlőrendszerek dinamikus jellemzőinek tanulmányozása, a hidraulikus rendszer munkafolyamatának dinamikus jellemzőinek és paraméterváltozásainak megértése és elsajátítása, hogy tovább javítja és tökéletesíti a hidraulikus rendszert. .
1. A hidraulikus rendszer dinamikus jellemzőinek lényege
A hidraulikus rendszer dinamikus jellemzői lényegében azok a jellemzők, amelyeket a hidraulikus rendszer az eredeti egyensúlyi állapot elvesztése és új egyensúlyi állapot elérése során mutat. Továbbá két fő oka van a hidraulikus rendszer eredeti egyensúlyi állapotának megtörésének és dinamikus folyamatának beindításának: az egyik oka a sebességváltó vagy a vezérlőrendszer folyamatváltozása; a másikat külső interferencia okozza. Ebben a dinamikus folyamatban a hidraulikus rendszerben minden paraméterváltozó idővel változik, és ennek a változási folyamatnak a teljesítménye határozza meg a rendszer dinamikus jellemzőinek minőségét.
2. Hidraulikus dinamikai jellemzők kutatási módszere
A hidraulikus rendszerek dinamikus jellemzőinek vizsgálatának fő módszerei a funkcióelemzési módszer, a szimulációs módszer, a kísérleti kutatási módszer és a digitális szimulációs módszer.
2.1 Funkcióelemzési módszer
A transzferfüggvény-elemzés a klasszikus szabályozáselméletre épülő kutatási módszer. A hidraulikus rendszerek dinamikus jellemzőinek elemzése a klasszikus vezérléselmélettel általában az egybemenetes és egykimenetes lineáris rendszerekre korlátozódik. Általában először a rendszer matematikai modelljét hozzuk létre, és írjuk fel a növekményes alakját, majd hajtjuk végre a Laplace-transzformációt, így megkapjuk a rendszer átviteli függvényét, majd a rendszer átviteli függvényét Bode-dá alakítjuk. diagramábrázolás, amelyet intuitív módon könnyű elemezni. Végül a válaszjellemzőket a fázis-frekvencia görbe és az amplitúdó-frekvencia görbe segítségével elemzik a Bode diagramban. Amikor nemlineáris problémákkal találkozunk, a nemlineáris tényezőket gyakran figyelmen kívül hagyják, vagy lineáris rendszerré egyszerűsítik. Valójában a hidraulikus rendszerek gyakran összetett nemlineáris tényezőkkel rendelkeznek, így a hidraulikus rendszerek dinamikus jellemzőinek ezzel a módszerrel történő elemzésekor nagy elemzési hibák vannak. Ezen túlmenően az átviteli függvény elemzési módszer a kutatási objektumot fekete dobozként kezeli, csak a rendszer bemenetére és kimenetére fókuszál, és nem tárgyalja a kutatási objektum belső állapotát.
Az állapottér-elemzési módszer a vizsgált hidraulikus rendszer dinamikus folyamatának matematikai modelljének állapotegyenletként való felírása, amely egy elsőrendű differenciálegyenlet-rendszer, amely a hidraulikus rendszerben lévő egyes állapotváltozók elsőrendű deriváltját reprezentálja. rendszer. Számos egyéb állapotváltozó és bemeneti változó függvénye; ez a funkcionális kapcsolat lehet lineáris vagy nemlineáris. Egy hidraulikus rendszer dinamikus folyamatának matematikai modelljének állapotegyenlet formájában történő megírásához az általánosan használt módszer az, hogy az átviteli függvényt használjuk az állapotfüggvény-egyenlet származtatására, vagy a magasabb rendű differenciálegyenletet használjuk a állapotegyenletet, és az állapotegyenlet felsorolására a teljesítmény kötés diagram is használható. Ez az elemzési módszer figyelmet fordít a vizsgált rendszer belső változásaira, és képes kezelni a több bemenetes és több kimenetes problémákat, ami nagyban javítja az átviteli függvény elemzési módszer hiányosságait.
A függvényelemzési módszer, amely magában foglalja az átviteli függvényelemzési módszert és az állapottérelemzési módszert, a matematikai alapja annak, hogy az emberek megértsék és elemezzék a hidraulikus rendszer belső dinamikus jellemzőit. Az elemzéshez a leírásfüggvény módszert használják, így elkerülhetetlenül előfordulnak elemzési hibák, és gyakran használják egyszerű rendszerek elemzésénél.
2.2 Szimulációs módszer
Abban a korszakban, amikor a számítástechnika még nem volt népszerű, az analóg számítógépek vagy analóg áramkörök használata a hidraulikus rendszerek dinamikus jellemzőinek szimulálására és elemzésére szintén praktikus és hatékony kutatási módszer volt. Az analóg számítógép a digitális számítógép előtt született, és alapelve az analóg rendszer jellemzőinek vizsgálata a különböző fizikai mennyiségek változó törvényeinek matematikai leírásában való hasonlóság alapján. Belső változója egy folyamatosan változó feszültségváltozó, a változó működése pedig az áramkörben lévő feszültség, áram és komponensek elektromos jellemzőinek hasonló működési kapcsolatán alapul.
Az analóg számítógépek különösen alkalmasak közönséges differenciálegyenletek megoldására, ezért analóg differenciálelemzőknek is nevezik őket. A fizikai rendszerek, köztük a hidraulikus rendszerek dinamikus folyamatainak nagy része differenciálegyenletek matematikai formájában fejeződik ki, így az analóg számítógépek kiválóan alkalmasak dinamikus rendszerek szimulációs kutatására.
Amikor a szimulációs módszer működik, a rendszer matematikai modelljének megfelelően különféle számítási komponenseket kapcsolnak össze, és párhuzamosan végzik a számításokat. Az egyes számítási komponensek kimeneti feszültségei a megfelelő változókat jelentik a rendszerben. A kapcsolat előnyei. Ennek az elemzési módszernek azonban az a fő célja, hogy egy kísérleti kutatáshoz használható elektronikus modellt biztosítson, nem pedig a matematikai problémák pontos elemzését, így végzetes hátránya az alacsony számítási pontosság; emellett az analóg áramköre gyakran összetett felépítésű, ellenáll a külvilágba való beavatkozás képessége rendkívül gyenge.
2.3 Kísérleti kutatási módszer
A kísérleti kutatási módszer nélkülözhetetlen kutatási módszer a hidraulikus rendszer dinamikus jellemzőinek elemzéséhez, különösen akkor, ha korábban nem volt gyakorlati elméleti kutatási módszer, például digitális szimuláció, csak kísérleti módszerekkel elemezhető. Kísérleti kutatások révén intuitívan és valóban megérthetjük a hidraulikus rendszer dinamikus jellemzőit és a kapcsolódó paraméterek változásait, de a hidraulikus rendszer kísérleti elemzésének hátránya a hosszú időtartam és a magas költség.
Ráadásul a komplex hidraulikus rendszernél még a tapasztalt mérnökök sem teljesen biztosak a pontos matematikai modellezésben, így lehetetlen a dinamikus folyamatának megfelelő elemzése és kutatása. A felépített modell pontossága a kísérlettel kombinált módszerrel hatékonyan igazolható, és javaslatok adhatók az átdolgozásra a helyes modell kialakításához; ugyanakkor a kettő eredménye szimulációval és kísérleti kutatással azonos feltételek mellett összehasonlítható Elemzés, hogy a szimuláció és a kísérletek hibái a szabályozható tartományon belül legyenek, így a kutatási ciklus lerövidíthető és az előnyök a hatékonyság és minőség biztosítása alapján fejleszthető. Ezért a mai kísérleti kutatási módszert gyakran használják szükséges eszközként a fontos hidraulikus rendszerdinamikai jellemzők numerikus szimulációi vagy egyéb elméleti kutatási eredményeinek összehasonlítására és igazolására.
2.4 Digitális szimulációs módszer
A modern vezérléselmélet és a számítástechnika fejlődése új módszert hozott a hidraulikus rendszerek dinamikus jellemzőinek vizsgálatára, vagyis a digitális szimulációs módszert. Ennél a módszernél először a hidraulikus rendszer folyamatának matematikai modelljét állítjuk fel, és fejezzük ki az állapotegyenlettel, majd a számítógépen kapjuk meg a dinamikus folyamatban a rendszer egyes főváltozóinak időtartománybeli megoldását.
A digitális szimulációs módszer lineáris és nemlineáris rendszerekre egyaránt alkalmas. Bármely bemeneti funkció hatására képes szimulálni a rendszerparaméterek változásait, majd közvetlen és átfogó megértést kap a hidraulikus rendszer dinamikus folyamatáról. A hidraulikus rendszer dinamikus teljesítménye már az első szakaszban előre jelezhető, így a tervezési eredmények időben összehasonlíthatók, ellenőrizhetők és javíthatók, ami hatékonyan biztosítja a tervezett hidraulikus rendszer jó működési teljesítményét és nagy megbízhatóságát. A hidraulikus dinamikus teljesítmény tanulmányozásának más eszközeivel és módszereivel összehasonlítva a digitális szimulációs technológia a pontosság, a megbízhatóság, az erős alkalmazkodóképesség, a rövid ciklus és a gazdaságos megtakarítás előnyeivel rendelkezik. Ezért a digitális szimulációs módszert széles körben alkalmazzák a hidraulikus dinamikus teljesítménykutatás területén.
3. A hidraulikus dinamikai jellemzők kutatási módszereinek fejlesztési iránya
A digitális szimulációs módszer elméleti elemzése és a kísérleti eredmények összehasonlításának és ellenőrzésének kutatási módszere révén a hidraulikus dinamikai jellemzők vizsgálatának főáramú módszerévé vált. Továbbá a digitális szimulációs technológia felsőbbrendűsége miatt a hidraulikus dinamikus jellemzők kutatásának fejlesztése szorosan integrálódik a digitális szimulációs technológia fejlesztésével. A hidraulikus rendszer modellezési elméletének és kapcsolódó algoritmusainak elmélyült tanulmányozása, valamint könnyen modellezhető hidraulikus rendszer szimulációs szoftver fejlesztése annak érdekében, hogy a hidraulikus technikusok több energiát fordíthassanak a hidraulikus rendszer alapvető munkájának kutatására. a hidraulikus dinamikai jellemzők kutatási területének fejlődése. az egyik irány.
Ezen túlmenően, tekintettel a modern hidraulikus rendszerek összetételének összetettségére, a dinamikus jellemzőik vizsgálata során gyakran mechanikai, elektromos, sőt pneumatikai kérdések is felmerülnek. Látható, hogy a hidraulikus rendszer dinamikus elemzése néha olyan problémák átfogó elemzése, mint az elektromechanikus hidraulika. Ezért az univerzális hidraulikus szimulációs szoftver fejlesztése, kombinálva a szimulációs szoftverek megfelelő előnyeivel a különböző kutatási területeken, a hidraulikus rendszerek többdimenziós együttes szimulációjának elérése érdekében, a jelenlegi hidraulikus dinamikus jellemzők kutatási módszerének fő fejlesztési irányává vált.
A modern hidraulikus rendszer teljesítménykövetelményeinek javulásával a hagyományos hidraulikus rendszer, hogy teljesítse az aktuátor előre meghatározott működési ciklusát és megfeleljen a rendszer statikus teljesítménykövetelményeinek, már nem felel meg a követelményeknek, ezért feltétlenül tanulmányozni kell a hajtómű dinamikus jellemzőit. a hidraulikus rendszert.
A hidraulikus rendszer dinamikus jellemzőivel foglalkozó kutatás lényegének kifejtése alapján jelen írás a hidraulikus rendszer dinamikus jellemzőinek vizsgálatának négy fő módszerét mutatja be részletesen, beleértve a funkcióelemzési módszert, a szimulációs módszert, a kísérleti kutatást. módszer és digitális szimulációs módszer, valamint ezek előnyei és hátrányai. Kiemeljük, hogy a hidraulikus rendszerszimulációs szoftverek könnyen modellezhető fejlesztése, valamint a több tartományra kiterjedő szimulációs szoftverek együttes szimulációja a jövőbeni hidraulikus dinamikai jellemzők kutatási módszerének fő fejlesztési irányai.
Feladás időpontja: 2023. január 17