Kontinuiranim razvojem i napretkom hidrauličke tehnologije, njezina područja primjene postaju sve opsežnija.Hidraulički sustav koji se koristi za dovršetak funkcija prijenosa i upravljanja postaje sve složeniji, a postavljaju se sve veći zahtjevi za njegovu fleksibilnost sustava i različite performanse.Sve je to donijelo preciznije i dublje zahtjeve za projektiranje i proizvodnju modernih hidrauličkih sustava.Daleko je od mogućnosti ispuniti gore navedene zahtjeve samo korištenjem tradicionalnog sustava za dovršetak unaprijed određenog ciklusa djelovanja aktuatora i ispunjavanje zahtjeva statičkih performansi sustava.
Stoga je za istraživače koji se bave projektiranjem suvremenih hidrauličkih sustava prijeko potrebno proučavanje dinamičkih karakteristika hidrauličkih prijenosnih i upravljačkih sustava, razumijevanje i ovladavanje dinamičkim karakteristikama i promjenama parametara u radnom procesu hidrauličkog sustava, kako bi se dodatno poboljšati i usavršiti hidraulički sustav..
1. Suština dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava
Dinamičke karakteristike hidrauličkog sustava su u biti karakteristike koje hidraulički sustav pokazuje tijekom procesa gubljenja prvobitnog ravnotežnog stanja i postizanja novog ravnotežnog stanja.Nadalje, dva su glavna razloga za narušavanje izvornog stanja ravnoteže hidrauličkog sustava i pokretanje njegovog dinamičkog procesa: jedan je uzrokovan promjenom procesa prijenosa ili upravljačkog sustava;drugi je uzrokovan vanjskim smetnjama.U ovom dinamičkom procesu, svaka varijabla parametra u hidrauličkom sustavu mijenja se s vremenom, a izvedba ovog procesa promjene određuje kvalitetu dinamičkih karakteristika sustava.
2. Metoda istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika
Glavne metode za proučavanje dinamičkih karakteristika hidrauličkih sustava su metoda analize funkcija, metoda simulacije, metoda eksperimentalnog istraživanja i metoda digitalne simulacije.
2.1 Metoda funkcionalne analize
Analiza prijenosne funkcije je istraživačka metoda koja se temelji na klasičnoj teoriji upravljanja.Analiza dinamičkih karakteristika hidrauličkih sustava s klasičnom teorijom upravljanja obično je ograničena na linearne sustave s jednim ulazom i jednim izlazom.Općenito, prvo se uspostavlja matematički model sustava i zapisuje njegov inkrementalni oblik, a zatim se provodi Laplaceova transformacija, tako da se dobije prijenosna funkcija sustava, a zatim se prijenosna funkcija sustava pretvara u Bodeovu prikaz dijagrama koji je lako intuitivno analizirati.Na kraju, karakteristike odziva se analiziraju kroz fazno-frekvencijsku krivulju i amplitudno-frekvencijsku krivulju u Bodeovom dijagramu.Kada se susreću s nelinearnim problemima, njegovi se nelinearni faktori često zanemaruju ili pojednostavljuju u linearni sustav.U stvari, hidraulički sustavi često imaju složene nelinearne faktore, tako da postoje velike pogreške analize u analizi dinamičkih karakteristika hidrauličkih sustava ovom metodom.Osim toga, metoda analize prijenosne funkcije tretira objekt istraživanja kao crnu kutiju, fokusira se samo na ulaz i izlaz sustava i ne raspravlja o unutarnjem stanju objekta istraživanja.
Metoda analize prostora stanja je napisati matematički model dinamičkog procesa hidrauličkog sustava koji se proučava kao jednadžbu stanja, koja je sustav diferencijalnih jednadžbi prvog reda, koji predstavlja derivaciju prvog reda svake varijable stanja u hidrauličkom sustav.Funkcija nekoliko drugih varijabli stanja i ulaznih varijabli;ovaj funkcionalni odnos može biti linearan ili nelinearan.Za pisanje matematičkog modela dinamičkog procesa hidrauličkog sustava u obliku jednadžbe stanja, uobičajeno korištena metoda je korištenje prijenosne funkcije za izvođenje jednadžbe funkcije stanja ili korištenje diferencijalne jednadžbe višeg reda za izvođenje jednadžba stanja, a dijagram moćne veze također se može koristiti za popis jednadžbe stanja.Ova metoda analize obraća pozornost na unutarnje promjene istraživanog sustava i može se baviti problemima s više ulaza i više izlaza, što uvelike poboljšava nedostatke metode analize prijenosne funkcije.
Metoda analize funkcije uključujući metodu analize prijenosne funkcije i metodu analize prostora stanja matematička je osnova za razumijevanje i analizu unutarnjih dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava.Za analizu se koristi metoda deskripcijske funkcije, pa neizbježno dolazi do grešaka u analizi, a često se koristi u analizi jednostavnih sustava.
2.2 Metoda simulacije
U doba kada računalna tehnologija još nije bila popularna, korištenje analognih računala ili analognih sklopova za simulaciju i analizu dinamičkih karakteristika hidrauličkih sustava također je bila praktična i učinkovita istraživačka metoda.Analogno računalo rođeno je prije digitalnog računala, a njegovo načelo je proučavanje karakteristika analognog sustava na temelju sličnosti u matematičkom opisu promjenjivih zakona različitih fizikalnih veličina.Njegova unutarnja varijabla je varijabla napona koja se stalno mijenja, a rad varijable temelji se na sličnom radnom odnosu električnih karakteristika napona, struje i komponenti u krugu.
Analogna računala posebno su pogodna za rješavanje običnih diferencijalnih jednadžbi, pa se nazivaju i analogni diferencijalni analizatori.Većina dinamičkih procesa fizikalnih sustava uključujući hidrauličke sustave izražava se u matematičkom obliku diferencijalnih jednadžbi, pa su analogna računala vrlo pogodna za simulacijsko istraživanje dinamičkih sustava.
Kada radi metoda simulacije, različite računalne komponente se povezuju prema matematičkom modelu sustava, a izračuni se izvode paralelno.Izlazni naponi svake računalne komponente predstavljaju odgovarajuće varijable u sustavu.Prednosti veze.Međutim, glavna svrha ove metode analize je pružiti elektronički model koji se može koristiti za eksperimentalna istraživanja, a ne dobiti točnu analizu matematičkih problema, tako da ima fatalni nedostatak niske točnosti izračuna;osim toga, njegov analogni krug često je složene strukture, otporan na Sposobnost ometanja vanjskog svijeta izuzetno je loša.
2.3 Eksperimentalna metoda istraživanja
Eksperimentalna istraživačka metoda nezaobilazna je istraživačka metoda za analizu dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava, pogotovo kada u prošlosti ne postoji praktična teorijska istraživačka metoda kao što je digitalna simulacija, može se analizirati samo eksperimentalnim metodama.Eksperimentalnim istraživanjem možemo intuitivno i istinski razumjeti dinamičke karakteristike hidrauličkog sustava i promjene povezanih parametara, ali analiza hidrauličkog sustava kroz eksperimente ima nedostatke dugog razdoblja i visoke cijene.
Osim toga, za složeni hidraulički sustav čak ni iskusni inženjeri nisu u potpunosti sigurni u njegovo točno matematičko modeliranje, pa je nemoguće provesti ispravnu analizu i istraživanje njegovog dinamičkog procesa.Točnost izgrađenog modela može se učinkovito provjeriti metodom kombiniranja s eksperimentom, a mogu se dati prijedlozi za reviziju kako bi se uspostavio točan model;u isto vrijeme, rezultati njih dvoje mogu se usporediti simulacijom i eksperimentalnim istraživanjem pod istim uvjetima Analiza, kako bi se osiguralo da su pogreške simulacije i eksperimenata unutar kontroliranog raspona, tako da se istraživački ciklus može skratiti i dobiti može poboljšati na temelju osiguranja učinkovitosti i kvalitete.Stoga se današnja metoda eksperimentalnog istraživanja često koristi kao nužno sredstvo za usporedbu i provjeru rezultata numeričke simulacije ili drugih teorijskih istraživanja važnih dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava.
2.4 Metoda digitalne simulacije
Napredak moderne teorije upravljanja i razvoj računalne tehnologije donio je novu metodu proučavanja dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava, odnosno metodu digitalne simulacije.U ovoj metodi prvo se uspostavlja matematički model procesa hidrauličkog sustava koji se izražava jednadžbom stanja, a zatim se na računalu dobiva rješenje u vremenskoj domeni svake glavne varijable sustava u dinamičkom procesu.
Metoda digitalne simulacije prikladna je i za linearne sustave i za nelinearne sustave.Može simulirati promjene parametara sustava pod djelovanjem bilo koje ulazne funkcije, a zatim dobiti izravno i sveobuhvatno razumijevanje dinamičkog procesa hidrauličkog sustava.Dinamička izvedba hidrauličkog sustava može se predvidjeti u prvoj fazi, tako da se rezultati dizajna mogu usporediti, provjeriti i poboljšati na vrijeme, što može učinkovito osigurati da dizajnirani hidraulički sustav ima dobre radne performanse i visoku pouzdanost.U usporedbi s drugim sredstvima i metodama proučavanja hidrauličkih dinamičkih performansi, tehnologija digitalne simulacije ima prednosti točnosti, pouzdanosti, snažne prilagodljivosti, kratkog ciklusa i ekonomične uštede.Stoga je metoda digitalne simulacije naširoko korištena u području istraživanja hidrauličkih dinamičkih performansi.
3. Pravac razvoja metoda istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika
Teoretskom analizom metoda digitalne simulacije, u kombinaciji s istraživačkom metodom usporedbe i provjere eksperimentalnih rezultata, postala je glavna metoda za proučavanje hidrauličkih dinamičkih karakteristika.Nadalje, zbog nadmoći tehnologije digitalne simulacije, razvoj istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika bit će usko povezan s razvojem tehnologije digitalne simulacije.Detaljno proučavanje teorije modeliranja i povezanih algoritama hidrauličkog sustava, te razvoj softvera za simulaciju hidrauličkog sustava koji je jednostavan za modeliranje, tako da hidraulički tehničari mogu posvetiti više energije istraživanju osnovnog rada hidrauličkog sustava je razvoj područja istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika.jedan od pravaca.
Osim toga, s obzirom na složenost sastava modernih hidrauličkih sustava, mehanička, električna, pa čak i pneumatska pitanja često su uključena u proučavanje njihovih dinamičkih karakteristika.Može se vidjeti da je dinamička analiza hidrauličkog sustava ponekad sveobuhvatna analiza problema kao što je elektromehanička hidraulika.Stoga je razvoj univerzalnog softvera za hidrauličku simulaciju, u kombinaciji s odgovarajućim prednostima softvera za simulaciju u različitim istraživačkim poljima, za postizanje višedimenzionalne zajedničke simulacije hidrauličkih sustava postao glavni smjer razvoja trenutne metode istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika.
S poboljšanjem zahtjeva za performansama modernog hidrauličkog sustava, tradicionalni hidraulički sustav za dovršetak unaprijed određenog ciklusa djelovanja aktuatora i ispunjavanje statičkih zahtjeva za performansama sustava više ne može ispuniti zahtjeve, stoga je neophodno proučiti dinamičke karakteristike hidraulički sustav.
Na temelju izlaganja suštine istraživanja dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava, ovaj rad detaljno uvodi četiri glavne metode proučavanja dinamičkih karakteristika hidrauličkog sustava, uključujući metodu analize funkcija, metodu simulacije, eksperimentalna istraživanja metoda i metoda digitalne simulacije, te njihove prednosti i nedostaci.Ističe se da su razvoj softvera za simulaciju hidrauličkih sustava koji se lako modelira i zajednička simulacija softvera za simulaciju više domena glavni pravci razvoja metode istraživanja hidrauličkih dinamičkih karakteristika u budućnosti.
Vrijeme objave: 17. siječnja 2023