Método de investigación de características dinámicas do sistema hidráulico

Co desenvolvemento continuo e o progreso da tecnoloxía hidráulica, os seus campos de aplicación son cada vez máis extensos. O sistema hidráulico usado para completar as funcións de transmisión e control é cada vez máis complexo, e os requisitos máis altos son presentados para a súa flexibilidade do sistema e diversas actuacións. Todos estes trouxeron requisitos máis precisos e máis profundos para o deseño e fabricación de sistemas hidráulicos modernos. Está lonxe de poder cumprir os requisitos anteriores só empregando o sistema tradicional para completar o ciclo de acción predeterminado do actuador e cumprir os requisitos de rendemento estático do sistema.

Polo tanto, para os investigadores implicados no deseño de sistemas hidráulicos modernos, é moi necesario estudar as características dinámicas dos sistemas de transmisión e control hidráulicos, comprender e dominar as características dinámicas e os cambios de parámetros no proceso de traballo do sistema hidráulico, para mellorar e perfeccionar o sistema hidráulico. .

1. A esencia das características dinámicas do sistema hidráulico

As características dinámicas do sistema hidráulico son esencialmente as características que o sistema hidráulico exhibe durante o proceso de perder o seu estado de equilibrio orixinal e alcanzar un novo estado de equilibrio. Ademais, hai dúas razóns principais para romper o estado de equilibrio orixinal do sistema hidráulico e desencadear o seu proceso dinámico: un é causado polo cambio de proceso do sistema de transmisión ou control; O outro é causado por interferencias externas. Neste proceso dinámico, cada variable de parámetros no sistema hidráulico cambia co tempo e o rendemento deste proceso de cambio determina a calidade das características dinámicas do sistema.

2. Método de investigación de características dinámicas hidráulicas

Os principais métodos para estudar as características dinámicas dos sistemas hidráulicos son o método de análise de funcións, o método de simulación, o método de investigación experimental e o método de simulación dixital.

2.1 Método de análise de funcións
A análise da función de transferencia é un método de investigación baseado na teoría do control clásico. Analizar as características dinámicas dos sistemas hidráulicos coa teoría do control clásico normalmente está limitada a sistemas lineais de entrada única e de saída. Xeralmente, o modelo matemático do sistema establécese primeiro, e a súa forma incremental está escrita, e logo realízase a transformación Laplace, de xeito que se obtén a función de transferencia do sistema, e entón a función de transferencia do sistema convértese nunha representación do diagrama Bode que é fácil de analizar intuitivamente. Finalmente, as características de resposta analízanse mediante a curva de frecuencia de fase e a curva de frecuencia de amplitude no diagrama de Bode. Cando se atopan con problemas non lineais, os seus factores non lineais adoitan ignorarse ou simplificarse nun sistema lineal. De feito, os sistemas hidráulicos adoitan ter factores non lineais complexos, polo que hai grandes erros de análise na análise das características dinámicas dos sistemas hidráulicos con este método. Ademais, o método de análise de funcións de transferencia trata o obxecto de investigación como unha caixa negra, só se centra na entrada e saída do sistema e non discute o estado interno do obxecto de investigación.

O método de análise de espazo estatal é escribir o modelo matemático do proceso dinámico do sistema hidráulico en estudo como ecuación de estado, que é un sistema de ecuación diferencial de primeira orde, que representa o derivado de primeira orde de cada variable de estado no sistema hidráulico. Unha función de varias outras variables de estado e variables de entrada; Esta relación funcional pode ser lineal ou non lineal. Para escribir un modelo matemático do proceso dinámico dun sistema hidráulico en forma de ecuación de estado, o método de uso común é usar a función de transferencia para derivar a ecuación da función de estado ou usar a ecuación diferencial de orde superior para derivar a ecuación do estado e tamén se pode usar o diagrama de enlaces de potencia para enumerar a ecuación estatal. Este método de análise presta atención aos cambios internos do sistema investigado e pode tratar problemas de multi-entrada e multi-saída, o que mellora enormemente as carencias do método de análise de funcións de transferencia.

O método de análise de funcións, incluído o método de análise de funcións de transferencia e o método de análise de espazo estatal é a base matemática para que as persoas entendan e analicen as características dinámicas internas do sistema hidráulico. O método de función de descrición úsase para a análise, polo que inevitablemente se producen erros de análise e adoita usarse na análise de sistemas sinxelos.

2.2 Método de simulación
Na época na que a tecnoloxía informática aínda non era popular, o uso de ordenadores analóxicos ou circuítos analóxicos para simular e analizar as características dinámicas dos sistemas hidráulicos tamén foi un método de investigación práctico e eficaz. O ordenador analóxico naceu antes do ordenador dixital, e o seu principio é estudar as características do sistema analóxico baseándose na semellanza na descrición matemática das leis cambiantes de diferentes cantidades físicas. A súa variable interna é unha variable de tensión continuamente cambiante e o funcionamento da variable baséase na relación de funcionamento similar das características eléctricas da tensión, corrente e compoñentes do circuíto.

Os ordenadores analóxicos son especialmente adecuados para resolver ecuacións diferenciais ordinarias, polo que tamén se chaman analizadores diferenciais analóxicos. A maioría dos procesos dinámicos de sistemas físicos incluídos os sistemas hidráulicos están expresados ​​na forma matemática de ecuacións diferenciais, polo que os ordenadores analóxicos son moi adecuados para a investigación de simulación de sistemas dinámicos.

Cando o método de simulación funciona, varios compoñentes de computación están conectados segundo o modelo matemático do sistema, e os cálculos realízanse en paralelo. As tensións de saída de cada compoñente de computación representan as variables correspondentes no sistema. Vantaxes da relación. Non obstante, o principal propósito deste método de análise é proporcionar un modelo electrónico que se poida usar para a investigación experimental, en lugar de obter unha análise precisa de problemas matemáticos, polo que ten a desvantaxe fatal da precisión de baixa cálculo; Ademais, o seu circuíto analóxico adoita ser complexo de estrutura, resistente á capacidade de interferir co mundo exterior é extremadamente pobre.

2.3 Método de investigación experimental
O método de investigación experimental é un método de investigación indispensable para analizar as características dinámicas do sistema hidráulico, especialmente cando non hai un método de investigación teórico práctico como a simulación dixital no pasado, só se pode analizar mediante métodos experimentais. A través da investigación experimental, podemos comprender intuitivamente e verdadeiramente as características dinámicas do sistema hidráulico e os cambios de parámetros relacionados, pero a análise do sistema hidráulico a través de experimentos ten os inconvenientes de longo período e alto custo.

Ademais, para o complexo sistema hidráulico, incluso os enxeñeiros experimentados non están completamente seguros do seu modelo matemático preciso, polo que é imposible realizar unha análise e investigación correctas sobre o seu proceso dinámico. A precisión do modelo construído pódese verificar eficazmente mediante o método de combinación co experimento e pódense proporcionar suxestións para a revisión para establecer o modelo correcto; Ao mesmo tempo, os resultados dos dous pódense comparar mediante simulación e investigación experimental baixo as mesmas análises de condicións, para garantir que os erros de simulación e experimentos estean dentro do rango controlable, de xeito que o ciclo de investigación se pode acurtar e os beneficios poden mellorarse en función da garantía de eficiencia e calidade. Polo tanto, o método de investigación experimental actual úsase a miúdo como medio necesario para comparar e verificar a simulación numérica ou outros resultados teóricos de investigación de importantes características dinámicas do sistema hidráulico.

2.4 Método de simulación dixital
O progreso da teoría do control moderno e o desenvolvemento da tecnoloxía informática trouxeron un novo método para o estudo das características dinámicas do sistema hidráulico, é dicir, do método de simulación dixital. Neste método, o modelo matemático do proceso do sistema hidráulico establécese primeiro, e expresa a ecuación do estado, e logo obtense na computadora a solución de dominio de tempo de cada variable principal do sistema no proceso dinámico.

O método de simulación dixital é adecuado tanto para sistemas lineais como para sistemas non lineais. Pode simular os cambios dos parámetros do sistema baixo a acción de calquera función de entrada e, a continuación, obter unha comprensión directa e completa do proceso dinámico do sistema hidráulico. O rendemento dinámico do sistema hidráulico pódese prever na primeira fase, de xeito que os resultados do deseño poidan ser comparados, verificados e mellorados no tempo, o que pode asegurar efectivamente que o sistema hidráulico deseñado teña un bo rendemento de traballo e alta fiabilidade. En comparación con outros medios e métodos para estudar o rendemento dinámico hidráulico, a tecnoloxía de simulación dixital ten as vantaxes da precisión, a fiabilidade, a forte adaptabilidade, o ciclo curto e o aforro económico. Polo tanto, o método de simulación dixital foi moi utilizado no campo da investigación de rendemento dinámico hidráulico.

3. Dirección de desenvolvemento dos métodos de investigación para características dinámicas hidráulicas

A través da análise teórica do método de simulación dixital, combinada co método de investigación para comparar e verificar os resultados experimentais, converteuse no método principal para estudar as características dinámicas hidráulicas. Ademais, debido á superioridade da tecnoloxía de simulación dixital, o desenvolvemento da investigación sobre características dinámicas hidráulicas estará estreitamente integrado co desenvolvemento da tecnoloxía de simulación dixital. O estudo en profundidade da teoría do modelado e algoritmos relacionados do sistema hidráulico e o desenvolvemento de software de simulación de sistema hidráulico que é fácil de modelar, de xeito que os técnicos hidráulicos poden dedicar máis enerxía á investigación do traballo esencial do sistema hidráulico é o desenvolvemento do campo da investigación sobre características dinámicas dinámicas hidráulicas. unha das indicacións.

Ademais, á vista da complexidade da composición de sistemas hidráulicos modernos, as cuestións mecánicas, eléctricas e incluso pneumáticas adoitan estar implicadas no estudo das súas características dinámicas. Pódese ver que a análise dinámica do sistema hidráulico é ás veces unha análise completa de problemas como a hidráulica electromecánica. Polo tanto, o desenvolvemento de software de simulación hidráulica universal, combinado coas respectivas vantaxes do software de simulación en diferentes campos de investigación, para lograr a simulación conxunta multidimensional de sistemas hidráulicos converteuse na principal dirección de desenvolvemento do método actual de investigación de características dinámicas hidráulicas.

Coa mellora dos requisitos de rendemento do sistema hidráulico moderno, o sistema hidráulico tradicional para completar o ciclo de acción predeterminado do actuador e cumprir os requisitos de rendemento estático do sistema xa non pode cumprir os requisitos, polo que é imprescindible estudar as características dinámicas do sistema hidráulico.

A partir de expoñer a esencia da investigación sobre as características dinámicas do sistema hidráulico, este artigo introduce en detalle catro métodos principais para estudar as características dinámicas do sistema hidráulico, incluído o método de análise de funcións, o método de simulación, o método de investigación experimental e o método de simulación dixital, e as súas vantaxes e desvantaxes. Sinala que o desenvolvemento de software de simulación de sistemas hidráulicos que é fácil de modelar e a simulación conxunta do software de simulación de varios dominios son as principais direccións de desenvolvemento do método de investigación das características dinámicas hidráulicas no futuro.