Метад даследавання дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы

З бесперапынным развіццём і прагрэсам гідраўлічнай тэхналогіі вобласці яе прымянення становяцца ўсё больш і больш шырокімі. Гідраўлічная сістэма, якая выкарыстоўваецца для выканання функцый перадачы і кіравання, становіцца ўсё больш і больш складанай, і да яе гнуткасці сістэмы і розных характарыстык прад'яўляюцца больш высокія патрабаванні. Усё гэта прад'явіла больш дакладныя і глыбокія патрабаванні да распрацоўкі і вытворчасці сучасных гідраўлічных сістэм. Гэта далёка не ў стане задаволіць вышэйзгаданыя патрабаванні толькі з дапамогай традыцыйнай сістэмы для завяршэння загадзя вызначанага цыкла дзеяння прывада і задавальнення статычных патрабаванняў да прадукцыйнасці сістэмы.

Такім чынам, для даследчыкаў, якія займаюцца праектаваннем сучасных гідраўлічных сістэм, вельмі неабходна вывучэнне дынамічных характарыстык гідраўлічнай перадачы і сістэм кіравання, разуменне і засваенне дынамічных характарыстык і змяненняў параметраў у працоўным працэсе гідраўлічнай сістэмы, каб далейшае паляпшэнне і ўдасканаленне гідраўлічнай сістэмы. .

1. Сутнасць дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы

Дынамічныя характарыстыкі гідраўлічнай сістэмы - гэта, па сутнасці, характарыстыкі, якія гідраўлічная сістэма дэманструе ў працэсе страты зыходнага раўнаважнага стану і дасягнення новага раўнаважнага стану. Акрамя таго, ёсць дзве асноўныя прычыны парушэння першапачатковага раўнаважнага стану гідраўлічнай сістэмы і запуску яе дынамічнага працэсу: адна выклікана зменай працэсу перадачы або сістэмы кіравання; іншы выкліканы знешнім умяшаннем. У гэтым дынамічным працэсе кожная зменная параметра ў гідраўлічнай сістэме змяняецца з часам, і прадукцыйнасць гэтага працэсу змены вызначае якасць дынамічных характарыстык сістэмы.

2. Метад даследавання гідрадынамічных характарыстык

Асноўнымі метадамі даследавання дынамічных характарыстык гідраўлічных сістэм з'яўляюцца метад функцыянальнага аналізу, метад мадэлявання, метад эксперыментальнага даследавання і метад лічбавага мадэлявання.

2.1 Метад функцыянальнага аналізу
Аналіз перадатачнай функцыі - метад даследавання, заснаваны на класічнай тэорыі кіравання. Аналіз дынамічных характарыстык гідраўлічных сістэм з класічнай тэорыяй кіравання звычайна абмяжоўваецца лінейнымі сістэмамі з адным уваходам і адным выхадам. Як правіла, спачатку ствараецца матэматычная мадэль сістэмы, запісваецца яе інкрэментальны выгляд, а затым выконваецца пераўтварэнне Лапласа, так што атрымліваецца перадаткавая функцыя сістэмы, а затым перадаткавая функцыя сістэмы пераўтворыцца ў Бодэ прадстаўленне дыяграмы, якое лёгка аналізаваць інтуітыўна. Нарэшце, характарыстыкі адказу аналізуюцца з дапамогай частата-фазавай і амплітудна-частотнай крывой на дыяграме Бодэ. Калі сустракаюцца нелінейныя задачы, яе нелінейныя фактары часта ігнаруюцца або спрашчаюцца ў лінейную сістэму. Фактычна, гідраўлічныя сістэмы часта маюць складаныя нелінейныя фактары, таму пры аналізе дынамічных характарыстык гідраўлічных сістэм з дапамогай гэтага метаду існуюць вялікія памылкі аналізу. Акрамя таго, метад аналізу перадаткавай функцыі разглядае аб'ект даследавання як чорную скрыню, засяроджваецца толькі на ўваходзе і выхадзе сістэмы і не абмяркоўвае ўнутраны стан аб'екта даследавання.

Метад аналізу прасторы станаў заключаецца ў запісе матэматычнай мадэлі дынамічнага працэсу гідраўлічнай сістэмы, якая вывучаецца, у выглядзе ўраўнення стану, якое з'яўляецца сістэмай дыферэнцыяльных ураўненняў першага парадку, якая ўяўляе сабой вытворную першага парадку кожнай зменнай стану ў гідраўліцы. сістэма. Функцыя некалькіх іншых зменных стану і ўваходных зменных; гэтая функцыянальная залежнасць можа быць лінейнай і нелінейнай. Каб запісаць матэматычную мадэль дынамічнага працэсу гідраўлічнай сістэмы ў выглядзе ўраўнення стану, звычайна выкарыстоўваецца метад выкарыстання перадатачнай функцыі для вываду ўраўнення функцыі стану або выкарыстання дыферэнцыяльнага ўраўнення больш высокага парадку для вываду ураўненне стану, і дыяграму магутнасці сувязі таксама можна выкарыстоўваць для пераліку ўраўнення стану. Гэты метад аналізу звяртае ўвагу на ўнутраныя змены даследуемай сістэмы і можа мець справу з праблемамі некалькіх уваходаў і некалькіх выхадаў, што значна паляпшае недахопы метаду аналізу перадаткавай функцыі.

Метад функцыянальнага аналізу, уключаючы метад аналізу перадатачнай функцыі і метад аналізу прасторы станаў, з'яўляецца матэматычнай асновай для разумення і аналізу ўнутраных дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы. Для аналізу выкарыстоўваецца метад функцыі апісання, таму непазбежна ўзнікаюць памылкі аналізу, і ён часта выкарыстоўваецца пры аналізе простых сістэм.

2.2 Метад мадэлявання
У эпоху, калі камп'ютэрныя тэхналогіі яшчэ не былі папулярныя, выкарыстанне аналагавых кампутараў або аналагавых схем для мадэлявання і аналізу дынамічных характарыстык гідраўлічных сістэм таксама было практычным і эфектыўным метадам даследавання. Аналагавы камп'ютэр нарадзіўся раней за лічбавы, і яго прынцып заключаецца ў вывучэнні характарыстык аналагавай сістэмы на аснове падабенства ў матэматычным апісанні законаў змены розных фізічных велічынь. Яе ўнутраная зменная - гэта зменная напружання, якая пастаянна змяняецца, а праца зменнай заснавана на аднолькавых працоўных суадносінах электрычных характарыстык напружання, току і кампанентаў у ланцугу.

Аналагавыя камп'ютары асабліва падыходзяць для рашэння звычайных дыферэнцыяльных ураўненняў, таму іх таксама называюць аналагавымі дыферэнцыяльнымі аналізатарамі. Большасць дынамічных працэсаў фізічных сістэм, у тым ліку гідраўлічных сістэм, выражаюцца ў матэматычнай форме дыферэнцыяльных ураўненняў, таму аналагавыя камп'ютары вельмі падыходзяць для мадэлявання даследаванняў дынамічных сістэм.

Калі працуе метад мадэлявання, розныя вылічальныя кампаненты злучаюцца ў адпаведнасці з матэматычнай мадэллю сістэмы, і разлікі выконваюцца паралельна. Выхадныя напружання кожнага вылічальнага кампанента ўяўляюць сабой адпаведныя зменныя ў сістэме. Перавагі адносін. Тым не менш, галоўная мэта гэтага метаду аналізу заключаецца ў прадастаўленні электроннай мадэлі, якую можна выкарыстоўваць для эксперыментальных даследаванняў, а не для атрымання дакладнага аналізу матэматычных задач, таму ён мае фатальны недахоп - нізкую дакладнасць вылічэнняў; акрамя таго, яго аналагавая схема часта бывае складанай па структуры, устойлівай да Здольнасць ўмешвацца ў знешні свет надзвычай дрэнная.

2.3 Эксперыментальны метад даследавання
Эксперыментальны метад даследавання з'яўляецца незаменным метадам даследавання для аналізу дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы, асабліва калі ў мінулым не было практычных тэарэтычных метадаў даследавання, такіх як лічбавае мадэляванне, яго можна прааналізаваць толькі эксперыментальнымі метадамі. З дапамогай эксперыментальных даследаванняў мы можам інтуітыўна і сапраўды зразумець дынамічныя характарыстыкі гідраўлічнай сістэмы і змены звязаных з імі параметраў, але аналіз гідраўлічнай сістэмы з дапамогай эксперыментаў мае такія недахопы, як працяглы перыяд і высокі кошт.

Акрамя таго, для складанай гідраўлічнай сістэмы нават дасведчаныя інжынеры не да канца ўпэўнены ў яе дакладным матэматычным мадэляванні, таму немагчыма правесці правільны аналіз і даследаванне яе дынамічнага працэсу. Дакладнасць пабудаванай мадэлі можа быць эфектыўна праверана з дапамогай метаду спалучэння з эксперыментам, а таксама могуць быць прадастаўлены прапановы для перагляду, каб усталяваць правільную мадэль; у той жа час вынікі абодвух можна параўноўваць з дапамогай мадэлявання і эксперыментальных даследаванняў у аднолькавых умовах. Аналіз, каб пераканацца, што памылкі мадэлявання і эксперыментаў знаходзяцца ў межах кантраляванага дыяпазону, так што цыкл даследаванняў можа быць скарочаны і выгады можа быць палепшана на аснове забеспячэння эфектыўнасці і якасці. Такім чынам, сучасны эксперыментальны метад даследавання часта выкарыстоўваецца як неабходны сродак для параўнання і праверкі лікавага мадэлявання або іншых вынікаў тэарэтычнага даследавання важных дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы.

2.4 Метад лічбавага мадэлявання
Развіццё сучаснай тэорыі кіравання і развіццё камп'ютэрных тэхналогій прынеслі новы метад даследавання дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы, гэта значыць метад лічбавага мадэлявання. У гэтым метадзе спачатку ствараецца матэматычная мадэль працэсу гідраўлічнай сістэмы, якая выражаецца ўраўненнем стану, а затым на кампутары атрымліваецца рашэнне ў часавай вобласці кожнай асноўнай зменнай сістэмы ў дынамічным працэсе.

Метад лічбавага мадэлявання падыходзіць як для лінейных, так і для нелінейных сістэм. Ён можа мадэляваць змены параметраў сістэмы пад дзеяннем любой функцыі ўводу, а затым атрымаць прамое і поўнае разуменне дынамічнага працэсу гідраўлічнай сістэмы. Дынамічная прадукцыйнасць гідраўлічнай сістэмы можа быць прадказана на першым этапе, так што вынікі праектавання можна параўнаць, праверыць і палепшыць своечасова, што можа эфектыўна гарантаваць, што спраектаваная гідраўлічная сістэма мае добрыя працоўныя характарыстыкі і высокую надзейнасць. У параўнанні з іншымі сродкамі і метадамі вывучэння гідраўлічных дынамічных характарыстык, тэхналогія лічбавага мадэлявання мае такія перавагі, як дакладнасць, надзейнасць, моцная адаптыўнасць, кароткі цыкл і эканамічная эканомія. Такім чынам, метад лічбавага мадэлявання шырока выкарыстоўваецца ў галіне даследавання гідраўлічных дынамічных характарыстык.

3. Напрамак развіцця метадаў даследавання гідрадынамічных характарыстык

Дзякуючы тэарэтычнаму аналізу метаду лічбавага мадэлявання ў спалучэнні з даследчым метадам параўнання і праверкі эксперыментальных вынікаў, ён стаў асноўным метадам вывучэння гідрадынамічных характарыстык. Акрамя таго, дзякуючы перавазе тэхналогій лічбавага мадэлявання развіццё даследаванняў гідрадынамічных характарыстык будзе цесна інтэгравана з развіццём тэхналогій лічбавага мадэлявання. Паглыбленае вывучэнне тэорыі мадэлявання і адпаведных алгарытмаў гідраўлічнай сістэмы, а таксама распрацоўка праграмнага забеспячэння для мадэлявання гідраўлічнай сістэмы, якое лёгка мадэляваць, каб спецыялісты па гідратэхніцы маглі надаваць больш энергіі даследаванню асноўнай працы гідраўлічнай сістэмы. развіццё вобласці даследаванняў гідрадынамічных характарыстык. адзін з кірункаў.

Акрамя таго, у сувязі са складанасцю складу сучасных гідраўлічных сістэм, механічныя, электрычныя і нават пнеўматычныя пытанні часта ўдзельнічаюць у вывучэнні іх дынамічных характарыстык. Можна заўважыць, што дынамічны аналіз гідраўлічнай сістэмы часам з'яўляецца комплексным аналізам такіх праблем, як электрамеханічная гідраўліка. Такім чынам, распрацоўка універсальнага праграмнага забеспячэння для гідраўлічнага мадэлявання ў спалучэнні з адпаведнымі перавагамі праграмнага забеспячэння для мадэлявання ў розных галінах даследаванняў для дасягнення шматмернага сумеснага мадэлявання гідраўлічных сістэм стала асноўным напрамкам развіцця сучаснага метаду даследавання гідрадынамічных характарыстык.

З паляпшэннем патрабаванняў да прадукцыйнасці сучаснай гідраўлічнай сістэмы традыцыйная гідраўлічная сістэма для завяршэння загадзя вызначанага цыкла дзеяння прывада і задавальнення статычных патрабаванняў да прадукцыйнасці сістэмы больш не можа адпавядаць патрабаванням, таму неабходна вывучыць дынамічныя характарыстыкі гідраўлічная сістэма.

На падставе выкладання сутнасці даследавання дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы ў дадзенай працы падрабязна прадстаўлены чатыры асноўныя метады вывучэння дынамічных характарыстык гідраўлічнай сістэмы, у тым ліку метад функцыянальнага аналізу, метад мадэлявання, эксперыментальнае даследаванне і інш. метад і метад лічбавага мадэлявання, а таксама іх перавагі і недахопы. Адзначаецца, што распрацоўка праграмнага забеспячэння для мадэлявання гідраўлічных сістэм, якое лёгка мадэлюецца, і сумеснае мадэляванне праграмнага забеспячэння для шматдаменнага мадэлявання з'яўляюцца асноўнымі напрамкамі развіцця метаду даследавання гідрадынамічных характарыстык у будучыні.