Med den kontinuerlige utviklingen og fremskrittet av hydraulisk teknologi blir applikasjonsfeltene mer og mer omfattende. Det hydrauliske systemet som brukes til å fullføre transmisjons- og kontrollfunksjonene blir mer og mer komplekst, og det stilles høyere krav til systemets fleksibilitet og ulike ytelser. Alle disse har brakt mer presise og dypere krav til design og produksjon av moderne hydraulikksystemer. Det er langt fra å kunne oppfylle kravene ovenfor bare ved å bruke det tradisjonelle systemet for å fullføre den forhåndsbestemte handlingssyklusen til aktuatoren og oppfylle de statiske ytelseskravene til systemet.
Derfor, for forskere som er engasjert i design av moderne hydrauliske systemer, er det svært nødvendig å studere de dynamiske egenskapene til hydrauliske transmisjons- og kontrollsystemer, forstå og mestre de dynamiske egenskapene og parameterendringene i arbeidsprosessen til det hydrauliske systemet, for å ytterligere forbedre og perfeksjonere det hydrauliske systemet. .
1. Essensen av de dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet
De dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet er i hovedsak egenskapene som det hydrauliske systemet viser under prosessen med å miste sin opprinnelige likevektstilstand og nå en ny likevektstilstand. Videre er det to hovedgrunner for å bryte den opprinnelige likevektstilstanden til det hydrauliske systemet og utløse dets dynamiske prosess: den ene er forårsaket av prosessendringen av transmisjonen eller kontrollsystemet; den andre er forårsaket av ekstern interferens. I denne dynamiske prosessen endres hver parametervariabel i det hydrauliske systemet med tiden, og ytelsen til denne endringsprosessen bestemmer kvaliteten på de dynamiske egenskapene til systemet.
2. Forskningsmetode for hydrauliske dynamiske egenskaper
Hovedmetodene for å studere de dynamiske egenskapene til hydrauliske systemer er funksjonsanalysemetode, simuleringsmetode, eksperimentell forskningsmetode og digital simuleringsmetode.
2.1 Funksjonsanalysemetode
Overføringsfunksjonsanalyse er en forskningsmetode basert på klassisk kontrollteori. Å analysere de dynamiske egenskapene til hydrauliske systemer med klassisk kontrollteori er vanligvis begrenset til lineære systemer med enkeltinngang og enkeltutgang. Generelt etableres først den matematiske modellen av systemet, og dets inkrementelle form skrives, og deretter utføres Laplace-transformasjon, slik at overføringsfunksjonen til systemet oppnås, og deretter konverteres overføringsfunksjonen til systemet til en Bode diagramrepresentasjon som er enkel å analysere intuitivt. Til slutt analyseres responskarakteristikkene gjennom fase-frekvenskurven og amplitude-frekvenskurven i Bode-diagrammet. Når man møter ikke-lineære problemer, blir dens ikke-lineære faktorer ofte ignorert eller forenklet til et lineært system. Faktisk har hydrauliske systemer ofte komplekse ikke-lineære faktorer, så det er store analysefeil ved å analysere de dynamiske egenskapene til hydrauliske systemer med denne metoden. I tillegg behandler overføringsfunksjonsanalysemetoden forskningsobjektet som en svart boks, fokuserer kun på input og output fra systemet, og diskuterer ikke den interne tilstanden til forskningsobjektet.
Tilstandsromanalysemetoden er å skrive den matematiske modellen av den dynamiske prosessen til det hydrauliske systemet som studeres som en tilstandsligning, som er et førsteordens differensialligningssystem, som representerer den førsteordens deriverte av hver tilstandsvariabel i den hydrauliske system. En funksjon av flere andre tilstandsvariabler og inngangsvariabler; dette funksjonelle forholdet kan være lineært eller ikke-lineært. For å skrive en matematisk modell av den dynamiske prosessen til et hydraulisk system i form av en tilstandsligning, er den vanligste metoden å bruke overføringsfunksjonen for å utlede tilstandsfunksjonslikningen, eller bruke høyere ordens differensialligning for å utlede tilstandsligning, og kraftbindingsdiagrammet kan også brukes til å liste tilstandsligningen. Denne analysemetoden tar hensyn til de interne endringene i det undersøkte systemet, og kan håndtere multi-input og multi-output problemer, noe som i stor grad forbedrer manglene ved overføringsfunksjonsanalysemetoden.
Funksjonsanalysemetoden inkludert overføringsfunksjonsanalysemetoden og tilstandsromanalysemetoden er det matematiske grunnlaget for at folk skal forstå og analysere de interne dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet. Beskrivelsesfunksjonsmetoden brukes til analyse, så analysefeil oppstår uunngåelig, og den brukes ofte i analyse av enkle systemer.
2.2 Simuleringsmetode
I en tid da datateknologi ennå ikke var populær, var det også en praktisk og effektiv forskningsmetode å bruke analoge datamaskiner eller analoge kretser for å simulere og analysere de dynamiske egenskapene til hydrauliske systemer. Den analoge datamaskinen ble født før den digitale datamaskinen, og dens prinsipp er å studere egenskapene til det analoge systemet basert på likheten i den matematiske beskrivelsen av de skiftende lovene til forskjellige fysiske størrelser. Dens interne variabel er en kontinuerlig skiftende spenningsvariabel, og driften av variabelen er basert på det lignende driftsforholdet til de elektriske egenskapene til spenningen, strømmen og komponentene i kretsen.
Analoge datamaskiner er spesielt egnet for å løse vanlige differensialligninger, så de kalles også analoge differensialanalysatorer. De fleste av de dynamiske prosessene til fysiske systemer inkludert hydrauliske systemer er uttrykt i matematisk form av differensialligninger, så analoge datamaskiner er svært egnet for simuleringsforskning av dynamiske systemer.
Når simuleringsmetoden fungerer kobles ulike datakomponenter sammen i henhold til den matematiske modellen til systemet, og beregningene utføres parallelt. Utgangsspenningene til hver datakomponent representerer de tilsvarende variablene i systemet. Fordeler med forholdet. Hovedformålet med denne analysemetoden er imidlertid å gi en elektronisk modell som kan brukes til eksperimentell forskning, snarere enn å oppnå en nøyaktig analyse av matematiske problemer, så den har den fatale ulempen med lav beregningsnøyaktighet; i tillegg er dens analoge krets ofte kompleks i struktur, motstandsdyktig mot Evnen til å forstyrre omverdenen er ekstremt dårlig.
2.3 Eksperimentell forskningsmetode
Den eksperimentelle forskningsmetoden er en uunnværlig forskningsmetode for å analysere de dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet, spesielt når det ikke er noen praktisk teoretisk forskningsmetode som digital simulering tidligere, kan den kun analyseres med eksperimentelle metoder. Gjennom eksperimentell forskning kan vi intuitivt og virkelig forstå de dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet og endringene av relaterte parametere, men analysen av det hydrauliske systemet gjennom eksperimenter har ulempene med lang periode og høye kostnader.
I tillegg, for det komplekse hydrauliske systemet, er selv erfarne ingeniører ikke helt sikre på dens nøyaktige matematiske modellering, så det er umulig å utføre korrekt analyse og forskning på den dynamiske prosessen. Nøyaktigheten til den bygde modellen kan effektivt verifiseres gjennom metoden for å kombinere med eksperimentet, og forslag til revisjon kan gis for å etablere den riktige modellen; samtidig kan resultatene av de to sammenlignes ved simulering og eksperimentell forskning under samme forhold Analyse, for å sikre at feilene ved simulering og eksperimenter er innenfor det kontrollerbare området, slik at forskningssyklusen kan forkortes og fordelene kan forbedres på grunnlag av å sikre effektivitet og kvalitet. Derfor blir dagens eksperimentelle forskningsmetode ofte brukt som et nødvendig middel for å sammenligne og verifisere den numeriske simuleringen eller andre teoretiske forskningsresultater av viktige hydrauliske systemdynamiske egenskaper.
2.4 Digital simuleringsmetode
Fremgangen til moderne kontrollteori og utviklingen av datateknologi har brakt en ny metode for studiet av hydrauliske systemdynamiske egenskaper, det vil si digital simuleringsmetode. I denne metoden etableres først den matematiske modellen av den hydrauliske systemprosessen, og uttrykkes av tilstandsligningen, og deretter oppnås tidsdomeneløsningen for hver hovedvariabel i systemet i den dynamiske prosessen på datamaskinen.
Den digitale simuleringsmetoden er egnet for både lineære systemer og ikke-lineære systemer. Den kan simulere endringene av systemparametere under påvirkning av en hvilken som helst inngangsfunksjon, og deretter få en direkte og omfattende forståelse av den dynamiske prosessen til det hydrauliske systemet. Den dynamiske ytelsen til det hydrauliske systemet kan forutsies i det første trinnet, slik at designresultatene kan sammenlignes, verifiseres og forbedres i tide, noe som effektivt kan sikre at det designet hydrauliske systemet har god arbeidsytelse og høy pålitelighet. Sammenlignet med andre midler og metoder for å studere hydraulisk dynamisk ytelse, har digital simuleringsteknologi fordelene med nøyaktighet, pålitelighet, sterk tilpasningsevne, kort syklus og økonomiske besparelser. Derfor har den digitale simuleringsmetoden blitt mye brukt innen forskning på hydraulisk dynamisk ytelse.
3. Utviklingsretning for forskningsmetoder for hydrauliske dynamiske egenskaper
Gjennom den teoretiske analysen av den digitale simuleringsmetoden, kombinert med forskningsmetoden for å sammenligne og verifisere de eksperimentelle resultatene, har den blitt hovedmetoden for å studere de hydrauliske dynamiske egenskapene. Videre, på grunn av overlegenheten til digital simuleringsteknologi, vil utviklingen av forskning på hydrauliske dynamiske egenskaper være tett integrert med utviklingen av digital simuleringsteknologi. Dybdestudie av modelleringsteorien og relaterte algoritmer til det hydrauliske systemet, og utviklingen av hydraulisk systemsimuleringsprogramvare som er lett å modellere, slik at hydraulikkteknikere kan bruke mer energi på forskningen av det vesentlige arbeidet til det hydrauliske systemet er. utviklingen av feltet for forskning på hydrauliske dynamiske egenskaper. en av retningene.
I tillegg, i lys av kompleksiteten i sammensetningen av moderne hydrauliske systemer, er mekaniske, elektriske og til og med pneumatiske problemer ofte involvert i studiet av deres dynamiske egenskaper. Det kan sees at den dynamiske analysen av det hydrauliske systemet noen ganger er en omfattende analyse av problemer som elektromekanisk hydraulikk. Derfor har utviklingen av universell hydraulisk simuleringsprogramvare, kombinert med de respektive fordelene ved simuleringsprogramvare i forskjellige forskningsfelt, for å oppnå flerdimensjonal felles simulering av hydrauliske systemer blitt hovedutviklingsretningen for den nåværende forskningsmetoden for hydrauliske dynamiske egenskaper.
Med forbedringen av ytelseskravene til moderne hydraulikksystem, kan det tradisjonelle hydrauliske systemet for å fullføre den forhåndsbestemte handlingssyklusen til aktuatoren og oppfylle de statiske ytelseskravene til systemet ikke lenger oppfylle kravene, så det er viktig å studere de dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet.
På grunnlag av å forklare essensen av forskningen på de dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet, introduserer denne artikkelen i detalj fire hovedmetoder for å studere de dynamiske egenskapene til det hydrauliske systemet, inkludert funksjonsanalysemetoden, simuleringsmetoden, den eksperimentelle forskningen metoden og den digitale simuleringsmetoden, og deres fordeler og ulemper. Det påpekes at utvikling av hydraulisk systemsimuleringsprogramvare som er enkel å modellere og fellessimulering av multidomenesimuleringsprogramvare er hovedutviklingsretningene for forskningsmetoden for hydrauliske dynamiske egenskaper i fremtiden.
Innleggstid: 17-jan-2023