Metodo di ricerca delle caratteristiche dinamiche del sistema idraulico

Con lo sviluppo continuo e il progresso della tecnologia idraulica, i suoi campi di applicazione stanno diventando sempre più estesi. Il sistema idraulico utilizzato per completare le funzioni di trasmissione e controllo sta diventando sempre più complesso e vengono avanzati requisiti più elevati per la sua flessibilità del sistema e varie prestazioni. Tutti questi hanno portato requisiti più precisi e più profondi alla progettazione e alla produzione di moderni sistemi idraulici. È lungi dall'essere in grado di soddisfare i requisiti di cui sopra solo utilizzando il sistema tradizionale per completare il ciclo di azione predeterminato dell'attuatore e soddisfare i requisiti di prestazione statica del sistema.

Pertanto, per i ricercatori impegnati nella progettazione di moderni sistemi idraulici, è molto necessario studiare le caratteristiche dinamiche dei sistemi di trasmissione e controllo idraulici, comprendere e padroneggiare le caratteristiche dinamiche e le variazioni dei parametri nel processo di lavoro del sistema idraulico, in modo da migliorare ulteriormente e perfezionare il sistema idraulico. .

1. L'essenza delle caratteristiche dinamiche del sistema idraulico

Le caratteristiche dinamiche del sistema idraulico sono essenzialmente le caratteristiche che il sistema idraulico mostra durante il processo di perdita del suo stato di equilibrio originale e raggiungendo un nuovo stato di equilibrio. Inoltre, ci sono due motivi principali per rompere lo stato di equilibrio originale del sistema idraulico e innescare il suo processo dinamico: uno è causato dalla variazione del processo del sistema di trasmissione o di controllo; l'altro è causato da interferenze esterne. In questo processo dinamico, ogni parametro variabile nel sistema idraulico cambia con il tempo e le prestazioni di questo processo di cambiamento determina la qualità delle caratteristiche dinamiche del sistema.

2. Metodo di ricerca delle caratteristiche dinamiche idrauliche

I metodi principali per studiare le caratteristiche dinamiche dei sistemi idraulici sono il metodo di analisi delle funzioni, il metodo di simulazione, il metodo di ricerca sperimentale e il metodo di simulazione digitale.

2.1 Metodo di analisi delle funzioni
L'analisi della funzione di trasferimento è un metodo di ricerca basato sulla teoria del controllo classico. L'analisi delle caratteristiche dinamiche dei sistemi idraulici con teoria del controllo classico è generalmente limitata ai sistemi lineari a ingresso singolo e a output. Generalmente, il modello matematico del sistema viene stabilito per primo e viene scritta la sua forma incrementale, quindi viene eseguita la trasformazione di Laplace, in modo da ottenere la funzione di trasferimento del sistema, quindi la funzione di trasferimento del sistema viene convertita in una rappresentazione del diagramma di bode che è facile da analizzare intuitivamente. Infine, le caratteristiche di risposta vengono analizzate attraverso la curva di frequenza di fase e la curva di frequenza di ampiezza nel diagramma di bode. Quando si incontrano problemi non lineari, i suoi fattori non lineari vengono spesso ignorati o semplificati in un sistema lineare. In effetti, i sistemi idraulici hanno spesso complessi fattori non lineari, quindi ci sono grandi errori di analisi nell'analisi delle caratteristiche dinamiche dei sistemi idraulici con questo metodo. Inoltre, il metodo di analisi della funzione di trasferimento tratta l'oggetto di ricerca come una scatola nera, si concentra solo sull'input e l'output del sistema e non discute lo stato interno dell'oggetto di ricerca.

Il metodo di analisi dello spazio dello stato consiste nel scrivere il modello matematico del processo dinamico del sistema idraulico in studio come equazione di stato, che è un sistema di equazione differenziale del primo ordine, che rappresenta la derivata del primo ordine di ciascuna variabile di stato nel sistema idraulico. Una funzione di diverse altre variabili di stato e variabili di input; Questa relazione funzionale può essere lineare o non lineare. Per scrivere un modello matematico del processo dinamico di un sistema idraulico sotto forma di un'equazione di stato, il metodo comunemente usato è quello di utilizzare la funzione di trasferimento per derivare l'equazione della funzione di stato o utilizzare l'equazione differenziale di ordine superiore per derivare l'equazione dello stato e il diagramma del legame di potenza può anche essere usato per elencare l'equazione dello stato. Questo metodo di analisi presta attenzione ai cambiamenti interni del sistema ricercato e può gestire problemi multi-input e multi-output, che migliora notevolmente le carenze del metodo di analisi della funzione di trasferimento.

Il metodo di analisi delle funzioni che include il metodo di analisi delle funzioni di trasferimento e il metodo di analisi dello spazio dello stato è la base matematica per le persone per comprendere e analizzare le caratteristiche dinamiche interne del sistema idraulico. Il metodo della funzione di descrizione viene utilizzato per l'analisi, quindi si verificano inevitabilmente errori di analisi e viene spesso utilizzato nell'analisi di sistemi semplici.

2.2 Metodo di simulazione
Nell'era in cui la tecnologia informatica non era ancora popolare, utilizzando computer analogici o circuiti analogici per simulare e analizzare le caratteristiche dinamiche dei sistemi idraulici era anche un metodo di ricerca pratico ed efficace. Il computer analogico è nato davanti al computer digitale e il suo principio è quello di studiare le caratteristiche del sistema analogico in base alla somiglianza nella descrizione matematica delle mutevoli leggi di diverse quantità fisiche. La sua variabile interna è una variabile di tensione in continua evoluzione e il funzionamento della variabile si basa sulla relazione operativa simile delle caratteristiche elettriche della tensione, della corrente e dei componenti nel circuito.

I computer analogici sono particolarmente adatti per risolvere equazioni differenziali ordinarie, quindi sono anche chiamati analizzatori differenziali analogici. La maggior parte dei processi dinamici dei sistemi fisici, compresi i sistemi idraulici, sono espressi nella forma matematica delle equazioni differenziali, quindi i computer analogici sono molto adatti alla ricerca di simulazione dei sistemi dinamici.

Quando il metodo di simulazione funziona, vari componenti di elaborazione sono collegati secondo il modello matematico del sistema e i calcoli vengono eseguiti in parallelo. Le tensioni di uscita di ciascun componente di calcolo rappresentano le variabili corrispondenti nel sistema. Vantaggi della relazione. Tuttavia, lo scopo principale di questo metodo di analisi è quello di fornire un modello elettronico che può essere utilizzato per la ricerca sperimentale, piuttosto che ottenere un'analisi accurata dei problemi matematici, quindi ha lo svantaggio fatale della bassa precisione di calcolo; Inoltre, il suo circuito analogico è spesso complesso nella struttura, resistente alla capacità di interferire con il mondo esterno è estremamente scarso.

2.3 Metodo di ricerca sperimentale
Il metodo di ricerca sperimentale è un metodo di ricerca indispensabile per analizzare le caratteristiche dinamiche del sistema idraulico, specialmente quando non esiste un metodo di ricerca teorica pratica come la simulazione digitale in passato, può essere analizzato solo con metodi sperimentali. Attraverso la ricerca sperimentale, possiamo comprendere intuitivamente e veramente le caratteristiche dinamiche del sistema idraulico e le variazioni dei parametri correlati, ma l'analisi del sistema idraulico attraverso esperimenti ha gli svantaggi di lungo periodo e costi elevati.

Inoltre, per il complesso sistema idraulico, anche gli ingegneri esperti non sono pienamente sicuri della sua accurata modellazione matematica, quindi è impossibile condurre analisi e ricerche corrette sul suo processo dinamico. L'accuratezza del modello costruito può essere effettivamente verificata attraverso il metodo di combinazione con l'esperimento e possono essere forniti suggerimenti per la revisione per stabilire il modello corretto; Allo stesso tempo, i risultati dei due possono essere confrontati mediante simulazione e ricerca sperimentale nelle stesse condizioni di analisi, per garantire che gli errori di simulazione ed esperimenti rientrano nell'intervallo controllabile, in modo che il ciclo di ricerca possa essere ridotto e i benefici possano essere migliorati sulla base di garantire efficienza e qualità. Pertanto, il metodo di ricerca sperimentale di oggi è spesso usato come mezzo necessario per confrontare e verificare la simulazione numerica o altri risultati di ricerca teorica di importanti caratteristiche dinamiche del sistema idraulico.

2.4 Metodo di simulazione digitale
Il progresso della moderna teoria del controllo e lo sviluppo della tecnologia informatica hanno portato un nuovo metodo per lo studio delle caratteristiche dinamiche del sistema idraulico, ovvero metodo di simulazione digitale. In questo metodo, il modello matematico del processo del sistema idraulico viene stabilito per primo ed espresso dall'equazione dello stato, e quindi la soluzione di dominio del tempo di ciascuna variabile principale del sistema nel processo dinamico è ottenuta sul computer.

Il metodo di simulazione digitale è adatto sia per i sistemi lineari che per i sistemi non lineari. Può simulare le modifiche dei parametri del sistema nell'ambito di qualsiasi funzione di input e quindi ottenere una comprensione diretta e completa del processo dinamico del sistema idraulico. Le prestazioni dinamiche del sistema idraulico possono essere previste al primo stadio, in modo che i risultati del design possano essere confrontati, verificati e migliorati nel tempo, il che può effettivamente garantire che il sistema idraulico progettato abbia buone prestazioni di lavoro e alta affidabilità. Rispetto ad altri mezzi e metodi di studio delle prestazioni dinamiche idrauliche, la tecnologia di simulazione digitale presenta i vantaggi di accuratezza, affidabilità, forte adattabilità, ciclo breve e risparmi economici. Pertanto, il metodo di simulazione digitale è stato ampiamente utilizzato nel campo della ricerca dinamica idraulica per le prestazioni.

3. Direzione di sviluppo dei metodi di ricerca per le caratteristiche dinamiche idrauliche

Attraverso l'analisi teorica del metodo di simulazione digitale, combinato con il metodo di ricerca per confrontare e verificare i risultati sperimentali, è diventato il metodo tradizionale per studiare le caratteristiche dinamiche idrauliche. Inoltre, a causa della superiorità della tecnologia di simulazione digitale, lo sviluppo della ricerca sulle caratteristiche dinamiche idrauliche sarà strettamente integrato con lo sviluppo della tecnologia di simulazione digitale. Studio approfondito della teoria della modellazione e degli algoritmi correlati del sistema idraulico e dello sviluppo del software di simulazione del sistema idraulico che è facile da modellare, in modo che i tecnici idraulici possano dedicare più energia alla ricerca del lavoro essenziale del sistema idraulico è lo sviluppo del campo della ricerca dinamica idraulica dinamica. una delle direzioni.

Inoltre, in vista della complessità della composizione dei moderni sistemi idraulici, i problemi meccanici, elettrici e persino pneumatici sono spesso coinvolti nello studio delle loro caratteristiche dinamiche. Si può vedere che l'analisi dinamica del sistema idraulico è talvolta un'analisi completa di problemi come l'idraulica elettromeccanica. Pertanto, lo sviluppo del software di simulazione idraulica universale, combinato con i rispettivi vantaggi del software di simulazione in diversi campi di ricerca, per ottenere una simulazione articolare multidimensionale dei sistemi idraulici è diventato la principale direzione di sviluppo dell'attuale metodo di ricerca delle caratteristiche dinamiche idrauliche.

Con il miglioramento dei requisiti di prestazione del moderno sistema idraulico, il tradizionale sistema idraulico per completare il ciclo di azione predeterminato dell'attuatore e soddisfare i requisiti di prestazione statica del sistema non può più soddisfare i requisiti, quindi è indispensabile studiare le caratteristiche dinamiche del sistema idraulico.

Sulla base dell'espansione dell'essenza della ricerca sulle caratteristiche dinamiche del sistema idraulico, questo documento introduce in dettaglio quattro metodi principali per studiare le caratteristiche dinamiche del sistema idraulico, incluso il metodo di analisi delle funzioni, il metodo di simulazione, il metodo di ricerca sperimentale e il metodo di simulazione digitale e i loro vantaggi e svantaggi. È sottolineato che lo sviluppo di software di simulazione del sistema idraulico che è facile da modellare e la simulazione articolare del software di simulazione a dominio multiplo sono le principali direzioni di sviluppo del metodo di ricerca delle caratteristiche dinamiche idrauliche in futuro.