Med den kontinuerlige udvikling og fremskridt inden for hydraulisk teknologi bliver dens anvendelsesområder mere og mere omfattende. Det hydrauliske system, der bruges til at færdiggøre transmissions- og kontrolfunktionerne, bliver mere og mere komplekst, og der stilles højere krav til dets systemfleksibilitet og forskellige ydelser. Alle disse har stillet mere præcise og dybere krav til design og fremstilling af moderne hydrauliksystemer. Det er langt fra kun at kunne opfylde ovenstående krav ved at bruge det traditionelle system til at fuldføre den forudbestemte handlingscyklus for aktuatoren og opfylde systemets statiske ydeevnekrav.
Derfor er det for forskere, der beskæftiger sig med design af moderne hydrauliske systemer, meget nødvendigt at studere de dynamiske egenskaber ved hydrauliske transmissions- og kontrolsystemer, forstå og mestre de dynamiske egenskaber og parameterændringer i det hydrauliske systems arbejdsproces for at yderligere forbedre og perfektionere det hydrauliske system. .
1. Essensen af hydrauliksystemets dynamiske egenskaber
De dynamiske egenskaber ved det hydrauliske system er i det væsentlige de egenskaber, som det hydrauliske system udviser under processen med at miste sin oprindelige ligevægtstilstand og nå en ny ligevægtstilstand. Ydermere er der to hovedårsager til at bryde den oprindelige ligevægtstilstand af det hydrauliske system og udløse dets dynamiske proces: den ene er forårsaget af procesændringen af transmissionen eller styresystemet; den anden er forårsaget af ekstern interferens. I denne dynamiske proces ændres hver parametervariabel i det hydrauliske system med tiden, og ydelsen af denne ændringsproces bestemmer kvaliteten af systemets dynamiske egenskaber.
2. Forskningsmetode for hydrauliske dynamiske egenskaber
De vigtigste metoder til at studere de dynamiske karakteristika af hydrauliske systemer er funktionsanalysemetode, simuleringsmetode, eksperimentel forskningsmetode og digital simuleringsmetode.
2.1 Funktionsanalysemetode
Overførselsfunktionsanalyse er en forskningsmetode baseret på klassisk kontrolteori. Analyse af hydrauliske systemers dynamiske egenskaber med klassisk kontrolteori er normalt begrænset til lineære systemer med enkelt input og enkelt output. Generelt etableres først den matematiske model af systemet, og dets inkrementelle form skrives, og derefter udføres Laplace-transformation, således at systemets overførselsfunktion opnås, og derefter konverteres systemets overførselsfunktion til en Bode diagramrepræsentation, der er let at analysere intuitivt. Til sidst analyseres responskarakteristika gennem fase-frekvenskurven og amplitude-frekvenskurven i Bode-diagrammet. Når man støder på ikke-lineære problemer, ignoreres dens ikke-lineære faktorer ofte eller forenkles til et lineært system. Faktisk har hydrauliske systemer ofte komplekse ikke-lineære faktorer, så der er store analysefejl ved at analysere hydrauliske systemers dynamiske egenskaber med denne metode. Derudover behandler analysemetoden for overførselsfunktioner forskningsobjektet som en sort boks, fokuserer kun på systemets input og output og diskuterer ikke forskningsobjektets interne tilstand.
Tilstandsrumanalysemetoden er at skrive den matematiske model af den dynamiske proces af det hydrauliske system, der undersøges, som en tilstandsligning, som er et førsteordens differentialligningssystem, som repræsenterer førsteordens afledte af hver tilstandsvariabel i den hydrauliske system. En funktion af flere andre tilstandsvariable og inputvariable; dette funktionelle forhold kan være lineært eller ikke-lineært. For at skrive en matematisk model af den dynamiske proces i et hydraulisk system i form af en tilstandsligning, er den almindeligt anvendte metode at bruge overførselsfunktionen til at udlede tilstandsfunktionsligningen eller bruge den højere ordens differentialligning til at udlede tilstandsligning, og effektbindingsdiagrammet kan også bruges til at liste tilstandsligningen. Denne analysemetode er opmærksom på de interne ændringer i det undersøgte system og kan håndtere multi-input og multi-output problemer, hvilket i høj grad forbedrer manglerne ved analysemetoden for overførselsfunktioner.
Funktionsanalysemetoden inklusive overførselsfunktionsanalysemetoden og tilstandsrumsanalysemetoden er det matematiske grundlag for, at folk kan forstå og analysere de interne dynamiske egenskaber i det hydrauliske system. Beskrivelsesfunktionsmetoden bruges til analyse, så analysefejl opstår uundgåeligt, og den bruges ofte i analyse af simple systemer.
2.2 Simuleringsmetode
I den æra, hvor computerteknologi endnu ikke var populær, var det også en praktisk og effektiv forskningsmetode at bruge analoge computere eller analoge kredsløb til at simulere og analysere de dynamiske egenskaber ved hydrauliske systemer. Den analoge computer blev født før den digitale computer, og dens princip er at studere det analoge systems karakteristika baseret på ligheden i den matematiske beskrivelse af de skiftende love for forskellige fysiske størrelser. Dens interne variabel er en konstant skiftende spændingsvariabel, og driften af variablen er baseret på det lignende driftsforhold mellem de elektriske karakteristika for spændingen, strømmen og komponenterne i kredsløbet.
Analoge computere er særligt velegnede til at løse almindelige differentialligninger, så de kaldes også analoge differentialanalysatorer. De fleste af de dynamiske processer i fysiske systemer inklusive hydrauliske systemer er udtrykt i den matematiske form af differentialligninger, så analoge computere er meget velegnede til simuleringsforskning af dynamiske systemer.
Når simuleringsmetoden virker, forbindes forskellige computerkomponenter i henhold til systemets matematiske model, og beregningerne udføres parallelt. Udgangsspændingerne for hver computerkomponent repræsenterer de tilsvarende variable i systemet. Fordele ved forholdet. Hovedformålet med denne analysemetode er dog at tilvejebringe en elektronisk model, der kan bruges til eksperimentel forskning, frem for at opnå en nøjagtig analyse af matematiske problemer, så den har den fatale ulempe, at den er lav beregningsnøjagtighed; desuden er dets analoge kredsløb ofte komplekst i struktur, modstandsdygtigt over for Evnen til at forstyrre omverdenen er ekstremt dårlig.
2.3 Eksperimentel forskningsmetode
Den eksperimentelle forskningsmetode er en uundværlig forskningsmetode til at analysere hydrauliksystemets dynamiske egenskaber, især når der ikke tidligere er nogen praktisk teoretisk forskningsmetode som digital simulering, kan den kun analyseres ved eksperimentelle metoder. Gennem eksperimentel forskning kan vi intuitivt og virkelig forstå de dynamiske egenskaber af det hydrauliske system og ændringerne af relaterede parametre, men analysen af det hydrauliske system gennem eksperimenter har ulemperne ved lang periode og høje omkostninger.
For det komplekse hydrauliske system er selv erfarne ingeniører ikke helt sikre på dets nøjagtige matematiske modellering, så det er umuligt at udføre korrekt analyse og forskning i dets dynamiske proces. Nøjagtigheden af den byggede model kan effektivt verificeres gennem metoden til at kombinere med eksperimentet, og forslag til revision kan gives for at etablere den korrekte model; samtidig kan resultaterne af de to sammenlignes ved simulering og eksperimentel forskning under samme betingelser Analyse, for at sikre at fejlene ved simulering og eksperimenter er inden for det kontrollerbare område, så forskningscyklussen kan forkortes og fordelene kan forbedres ud fra at sikre effektivitet og kvalitet. Derfor bruges nutidens eksperimentelle forskningsmetode ofte som et nødvendigt middel til at sammenligne og verificere den numeriske simulering eller andre teoretiske forskningsresultater af vigtige hydrauliske systemdynamiske egenskaber.
2.4 Digital simuleringsmetode
Fremskridtet af moderne kontrolteori og udviklingen af computerteknologi har bragt en ny metode til undersøgelse af hydrauliske systemdynamiske egenskaber, det vil sige digital simuleringsmetode. I denne metode etableres først den matematiske model af den hydrauliske systemproces og udtrykkes ved tilstandsligningen, og derefter opnås tidsdomæneløsningen for hver hovedvariabel i systemet i den dynamiske proces på computeren.
Den digitale simuleringsmetode er velegnet til både lineære systemer og ikke-lineære systemer. Det kan simulere ændringer af systemparametre under påvirkning af enhver inputfunktion og derefter opnå en direkte og omfattende forståelse af den dynamiske proces i det hydrauliske system. Den dynamiske ydeevne af det hydrauliske system kan forudsiges i første fase, så designresultaterne kan sammenlignes, verificeres og forbedres i tide, hvilket effektivt kan sikre, at det designede hydrauliske system har god arbejdsydelse og høj pålidelighed. Sammenlignet med andre midler og metoder til at studere hydraulisk dynamisk ydeevne har digital simuleringsteknologi fordelene ved nøjagtighed, pålidelighed, stærk tilpasningsevne, kort cyklus og økonomiske besparelser. Derfor er den digitale simuleringsmetode blevet brugt i vid udstrækning inden for forskning i hydraulisk dynamisk ydeevne.
3. Udviklingsretning af forskningsmetoder for hydrauliske dynamiske egenskaber
Gennem den teoretiske analyse af den digitale simuleringsmetode, kombineret med forskningsmetoden til at sammenligne og verificere de eksperimentelle resultater, er den blevet den almindelige metode til at studere de hydrauliske dynamiske egenskaber. På grund af digital simuleringsteknologis overlegenhed vil udviklingen af forskning i hydrauliske dynamiske egenskaber desuden være tæt integreret med udviklingen af digital simuleringsteknologi. Dybdegående undersøgelse af modelleringsteorien og relaterede algoritmer for det hydrauliske system, og udviklingen af hydraulisk systemsimuleringssoftware, der er let at modellere, så hydrauliske teknikere kan bruge mere energi på forskningen i det væsentlige arbejde i det hydrauliske system. udviklingen af området for forskning i hydrauliske dynamiske egenskaber. en af retningerne.
Derudover, i lyset af kompleksiteten af sammensætningen af moderne hydrauliske systemer, er mekaniske, elektriske og endda pneumatiske problemer ofte involveret i studiet af deres dynamiske egenskaber. Det kan ses, at den dynamiske analyse af det hydrauliske system nogle gange er en omfattende analyse af problemer såsom elektromekanisk hydraulik. Derfor er udviklingen af universel hydraulisk simuleringssoftware kombineret med de respektive fordele ved simuleringssoftware inden for forskellige forskningsområder for at opnå multidimensionel fælles simulering af hydrauliske systemer blevet den vigtigste udviklingsretning for den nuværende forskningsmetode for hydrauliske dynamiske karakteristika.
Med forbedringen af ydeevnekravene til det moderne hydrauliske system kan det traditionelle hydrauliske system for at fuldføre den forudbestemte handlingscyklus for aktuatoren og opfylde de statiske ydeevnekrav for systemet ikke længere opfylde kravene, så det er bydende nødvendigt at studere de dynamiske egenskaber ved det hydrauliske system.
På grundlag af at forklare essensen af forskningen om de dynamiske egenskaber af det hydrauliske system introducerer dette papir i detaljer fire hovedmetoder til at studere de dynamiske egenskaber af det hydrauliske system, herunder funktionsanalysemetoden, simuleringsmetoden, den eksperimentelle forskning metode og den digitale simuleringsmetode, og deres fordele og ulemper. Det påpeges, at udviklingen af simuleringssoftware til hydrauliske systemer, der er let at modellere, og fælles simulering af simuleringssoftware med flere domæner er de vigtigste udviklingsretninger for forskningsmetoden for hydrauliske dynamiske egenskaber i fremtiden.
Indlægstid: 17-jan-2023