Mètode de recerca de característiques dinàmiques del sistema hidràulic

Amb el desenvolupament continu i el progrés de la tecnologia hidràulica, els seus camps d’aplicació són cada cop més extensos. El sistema hidràulic utilitzat per completar les funcions de transmissió i control és cada cop més complex, i els requisits més elevats es plantegen per la seva flexibilitat del sistema i diverses actuacions. Tot això ha aportat requisits més precisos i més profunds al disseny i la fabricació de sistemes hidràulics moderns. Està lluny de poder complir els requisits anteriors només mitjançant el sistema tradicional per completar el cicle d’acció predeterminat de l’actuador i complir els requisits de rendiment estàtic del sistema.

Per tant, per a investigadors que es dediquen al disseny de sistemes hidràulics moderns, és molt necessari estudiar les característiques dinàmiques dels sistemes de control i transmissió hidràulics, comprendre i dominar les característiques dinàmiques i els canvis de paràmetres en el procés de treball del sistema hidràulic, per tal de millorar i perfeccionar el sistema hidràulic. .

1. L’essència de les característiques dinàmiques del sistema hidràulic

Les característiques dinàmiques del sistema hidràulic són essencialment les característiques que el sistema hidràulic presenta durant el procés de perdre el seu estat d’equilibri original i d’arribar a un nou estat d’equilibri. A més, hi ha dues raons principals per trencar l'estat d'equilibri original del sistema hidràulic i desencadenar el seu procés dinàmic: un és causat pel canvi de procés del sistema de transmissió o control; L’altra és causada per interferències externes. En aquest procés dinàmic, cada variable de paràmetres del sistema hidràulic canvia amb el temps i el rendiment d’aquest procés de canvi determina la qualitat de les característiques dinàmiques del sistema.

2. Mètode de recerca de característiques dinàmiques hidràuliques

Els principals mètodes per estudiar les característiques dinàmiques dels sistemes hidràulics són el mètode d’anàlisi de funcions, el mètode de simulació, el mètode de recerca experimental i el mètode de simulació digital.

2.1 Mètode d’anàlisi de funcions
L’anàlisi de funcions de transferència és un mètode de recerca basat en la teoria del control clàssic. L’anàlisi de les característiques dinàmiques dels sistemes hidràulics amb la teoria del control clàssic sol limitar-se a sistemes lineals d’entrada única i única. Generalment, el model matemàtic del sistema s’estableix primer i s’escriu la seva forma incremental i, a continuació, es realitza la transformació de Laplace, de manera que s’obté la funció de transferència del sistema i, a continuació, la funció de transferència del sistema es converteix en una representació del diagrama Bode que és fàcil d’analitzar de manera intuïtiva. Finalment, les característiques de resposta s’analitzen mitjançant la corba de freqüència de fase i la corba de freqüència d’amplitud al diagrama de Bode. Quan es troben problemes no lineals, els seus factors no lineals sovint són ignorats o simplificats en un sistema lineal. De fet, els sistemes hidràulics sovint tenen factors no lineals complexos, de manera que hi ha grans errors d’anàlisi en l’anàlisi de les característiques dinàmiques dels sistemes hidràulics amb aquest mètode. A més, el mètode d’anàlisi de funcions de transferència tracta l’objecte de recerca com una caixa negra, només se centra en l’entrada i la sortida del sistema i no discuteix l’estat intern de l’objecte de recerca.

El mètode d’anàlisi de l’espai d’estat és escriure el model matemàtic del procés dinàmic del sistema hidràulic en estudi com a equació d’estat, que és un sistema d’equació diferencial de primer ordre, que representa el derivat de primer ordre de cada variable d’estat en el sistema hidràulic. Una funció de diverses variables d’estat i variables d’entrada; Aquesta relació funcional pot ser lineal o no lineal. Per escriure un model matemàtic del procés dinàmic d’un sistema hidràulic en forma d’equació d’estat, el mètode utilitzat habitualment és utilitzar la funció de transferència per obtenir l’equació de la funció d’estat o utilitzar l’equació diferencial d’ordre superior per derivar l’equació d’estat, i el diagrama d’enllaç de potència també es pot utilitzar per llistar l’equació d’estat. Aquest mètode d’anàlisi presta atenció als canvis interns del sistema investigat i pot fer front a problemes de diverses entrades i multi-sortida, que millora considerablement les mancances del mètode d’anàlisi de funcions de transferència.

El mètode d’anàlisi de funcions que inclou el mètode d’anàlisi de funcions de transferència i el mètode d’anàlisi de l’espai d’estat és la base matemàtica perquè les persones entenguin i analitzin les característiques dinàmiques internes del sistema hidràulic. El mètode de la funció de descripció s’utilitza per a l’anàlisi, de manera que inevitablement es produeixen errors d’anàlisi i sovint s’utilitza en l’anàlisi de sistemes simples.

2.2 Mètode de simulació
En l'època en què la tecnologia informàtica encara no era popular, l'ús d'ordinadors analògics o circuits analògics per simular i analitzar les característiques dinàmiques dels sistemes hidràulics també va ser un mètode de recerca pràctic i eficaç. L’ordinador analògic va néixer abans de l’ordinador digital i el seu principi és estudiar les característiques del sistema analògic basat en la similitud en la descripció matemàtica de les lleis canviants de diferents quantitats físiques. La seva variable interna és una variable de tensió que canvia contínuament i el funcionament de la variable es basa en la relació de funcionament similar de les característiques elèctriques de la tensió, el corrent i els components del circuit.

Els ordinadors analògics són especialment adequats per resoldre equacions diferencials ordinàries, de manera que també s’anomenen analitzadors diferencials analògics. La majoria dels processos dinàmics de sistemes físics, inclosos els sistemes hidràulics, s’expressen en la forma matemàtica d’equacions diferencials, de manera que els ordinadors analògics són molt adequats per a la investigació de simulació de sistemes dinàmics.

Quan el mètode de simulació funciona, diversos components informàtics estan connectats segons el model matemàtic del sistema i els càlculs es realitzen en paral·lel. Les tensions de sortida de cada component informàtic representen les variables corresponents del sistema. Avantatges de la relació. Tanmateix, l’objectiu principal d’aquest mètode d’anàlisi és proporcionar un model electrònic que es pugui utilitzar per a la investigació experimental, en lloc d’obtenir una anàlisi precisa de problemes matemàtics, de manera que té el desavantatge fatal de la precisió de càlcul baixa; A més, el seu circuit analògic sovint és complex en estructura, resistent a la capacitat d’interferir amb el món exterior és extremadament pobre.

2.3 Mètode de recerca experimental
El mètode de recerca experimental és un mètode de recerca indispensable per analitzar les característiques dinàmiques del sistema hidràulic, sobretot quan no hi ha cap mètode de recerca teòrica pràctica com la simulació digital en el passat, només es pot analitzar mitjançant mètodes experimentals. Mitjançant investigacions experimentals, podem comprendre de manera intuïtiva i veritablement les característiques dinàmiques del sistema hidràulic i els canvis de paràmetres relacionats, però l’anàlisi del sistema hidràulic mitjançant experiments té els desavantatges d’un llarg període i un cost elevat.

A més, per al complex sistema hidràulic, fins i tot els enginyers experimentats no estan del tot segurs del seu modelat matemàtic precís, per la qual cosa és impossible realitzar anàlisis i investigacions correctes sobre el seu procés dinàmic. La precisió del model construït es pot verificar eficaçment mitjançant el mètode de combinació amb l’experiment i es poden proporcionar suggeriments per a la revisió per establir el model correcte; Al mateix temps, els resultats dels dos es poden comparar mitjançant simulació i investigació experimental en les mateixes anàlisis de condicions, per assegurar -se que els errors de simulació i experiments es troben dins del rang controlable, de manera que es pot escurçar el cicle de recerca i es poden millorar els beneficis a partir de garantir l’eficiència i la qualitat. Per tant, el mètode de recerca experimental actual s’utilitza sovint com a mitjà necessari per comparar i verificar la simulació numèrica o altres resultats de recerca teòrica d’importants característiques dinàmiques del sistema hidràulic.

2.4 Mètode de simulació digital
El progrés de la teoria del control moderna i el desenvolupament de la tecnologia informàtica han aportat un nou mètode per a l'estudi de les característiques dinàmiques del sistema hidràulic, és a dir, el mètode de simulació digital. En aquest mètode, el model matemàtic del procés del sistema hidràulic s’estableix primer i s’expressa per l’equació d’estat, i després s’obté la solució de domini temporal de cada variable principal del sistema en el procés dinàmic.

El mètode de simulació digital és adequat tant per a sistemes lineals com per a sistemes no lineals. Pot simular els canvis de paràmetres del sistema sota l’acció de qualsevol funció d’entrada i, a continuació, obtenir una comprensió directa i completa del procés dinàmic del sistema hidràulic. El rendiment dinàmic del sistema hidràulic es pot predir a la primera etapa, de manera que es poden comparar, verificar i millorar en el temps els resultats del disseny, cosa que pot assegurar -se que el sistema hidràulic dissenyat tingui un bon rendiment de treball i una alta fiabilitat. En comparació amb altres mitjans i mètodes per estudiar el rendiment dinàmic hidràulic, la tecnologia de simulació digital té els avantatges de la precisió, la fiabilitat, la forta adaptabilitat, el cicle curt i els estalvis econòmics. Per tant, el mètode de simulació digital s’ha utilitzat àmpliament en el camp de la investigació dinàmica de rendiment dinàmic hidràulic.

3. Direcció de desenvolupament dels mètodes de recerca per a les característiques dinàmiques hidràuliques

Mitjançant l’anàlisi teòrica del mètode de simulació digital, combinat amb el mètode de recerca de comparació i verificació dels resultats experimentals, s’ha convertit en el mètode principal per estudiar les característiques dinàmiques hidràuliques. A més, a causa de la superioritat de la tecnologia de simulació digital, el desenvolupament de la investigació sobre característiques dinàmiques hidràuliques estarà estretament integrat amb el desenvolupament de la tecnologia de simulació digital. Estudi en profunditat de la teoria del model i algoritmes relacionats del sistema hidràulic i el desenvolupament del programari de simulació del sistema hidràulic fàcil de modelar, de manera que els tècnics hidràulics poden dedicar més energia a la investigació del treball essencial del sistema hidràulic és el desenvolupament del camp de les investigacions de característiques dinàmiques hidràuliques. Una de les indicacions.

A més, a la vista de la complexitat de la composició dels sistemes hidràulics moderns, els problemes mecànics, elèctrics i fins i tot pneumàtics sovint participen en l’estudi de les seves característiques dinàmiques. Es pot veure que l’anàlisi dinàmica del sistema hidràulic de vegades és una anàlisi completa de problemes com la hidràulica electromecànica. Per tant, el desenvolupament de programari de simulació hidràulica universal, combinat amb els respectius avantatges del programari de simulació en diferents camps de recerca, per aconseguir una simulació multidimensional conjunta dels sistemes hidràulics s’ha convertit en la principal direcció del desenvolupament del mètode de recerca de característiques dinàmiques hidràuliques actuals.

Amb la millora dels requisits de rendiment del sistema hidràulic modern, el sistema hidràulic tradicional per completar el cicle d’acció predeterminat de l’actuador i complir els requisits de rendiment estàtic del sistema ja no pot complir els requisits, per la qual cosa és imprescindible estudiar les característiques dinàmiques del sistema hidràulic.

Sobre la base d’exposar l’essència de la investigació sobre les característiques dinàmiques del sistema hidràulic, aquest treball introdueix en detall quatre mètodes principals d’estudiar les característiques dinàmiques del sistema hidràulic, inclòs el mètode d’anàlisi de funcions, el mètode de simulació, el mètode de recerca experimental i el mètode de simulació digital i els seus avantatges i desavantatges. S’assenyala que el desenvolupament del programari de simulació del sistema hidràulic que és fàcil de modelar i que la simulació conjunta del programari de simulació de diversos dominis són les principals direccions de desenvolupament del mètode de recerca de les característiques dinàmiques hidràuliques en el futur.