Método de pesquisa de características dinâmicas do sistema hidráulico

Com o desenvolvimento contínuo e o progresso da tecnologia hidráulica, seus campos de aplicação estão se tornando cada vez mais extensos. O sistema hidráulico usado para concluir as funções de transmissão e controle está se tornando cada vez mais complexo, e os requisitos mais altos são apresentados para sua flexibilidade do sistema e várias performances. Tudo isso trouxe requisitos mais precisos e mais profundos ao design e fabricação de sistemas hidráulicos modernos. Está longe de ser capaz de atender aos requisitos acima apenas usando o sistema tradicional para concluir o ciclo de ação predeterminado do atuador e atender aos requisitos de desempenho estático do sistema.

Portanto, para os pesquisadores envolvidos no design de sistemas hidráulicos modernos, é muito necessário estudar as características dinâmicas dos sistemas de transmissão e controle hidráulicos, entender e dominar as características dinâmicas e as mudanças de parâmetros no processo de trabalho do sistema hidráulico, para melhorar ainda mais e aperfeiçoar o sistema hidráulico. .

1. A essência das características dinâmicas do sistema hidráulico

As características dinâmicas do sistema hidráulico são essencialmente as características que o sistema hidráulico exibe durante o processo de perda de seu estado de equilíbrio original e atingindo um novo estado de equilíbrio. Além disso, existem duas razões principais para quebrar o estado de equilíbrio original do sistema hidráulico e desencadear seu processo dinâmico: um é causado pela mudança do processo do sistema de transmissão ou controle; O outro é causado por interferência externa. Nesse processo dinâmico, cada variável de parâmetro no sistema hidráulico muda com o tempo, e o desempenho desse processo de mudança determina a qualidade das características dinâmicas do sistema.

2. Método de pesquisa de características dinâmicas hidráulicas

Os principais métodos para o estudo das características dinâmicas dos sistemas hidráulicos são o método de análise de funções, método de simulação, método de pesquisa experimental e método de simulação digital.

2.1 Método de análise da função
A análise da função de transferência é um método de pesquisa baseado na teoria do controle clássico. A análise das características dinâmicas dos sistemas hidráulicos com a teoria do controle clássico é geralmente limitada a sistemas lineares de entrada única e de saída única. Geralmente, o modelo matemático do sistema é estabelecido primeiro e sua forma incremental é escrita e, em seguida, a transformação de Laplace é realizada, de modo que a função de transferência do sistema é obtida e, em seguida, a função de transferência do sistema é convertida em uma representação de diagrama de bode que é fácil de analisar intuitivamente. Finalmente, as características da resposta são analisadas através da curva de frequência de fase e da curva de frequência de amplitude no diagrama do BODE. Ao encontrar problemas não lineares, seus fatores não lineares são frequentemente ignorados ou simplificados em um sistema linear. De fato, os sistemas hidráulicos geralmente têm fatores não lineares complexos; portanto, existem grandes erros de análise na análise das características dinâmicas dos sistemas hidráulicos com esse método. Além disso, o método de análise da função de transferência trata o objeto de pesquisa como uma caixa preta, concentra -se apenas na entrada e saída do sistema e não discute o estado interno do objeto de pesquisa.

O método de análise de espaço de estado é escrever o modelo matemático do processo dinâmico do sistema hidráulico em estudo como uma equação de estado, que é um sistema de equações diferenciais de primeira ordem, que representa a derivada de primeira ordem de cada variável de estado no sistema hidráulico. Uma função de várias outras variáveis ​​de estado e variáveis ​​de entrada; Essa relação funcional pode ser linear ou não linear. Para escrever um modelo matemático do processo dinâmico de um sistema hidráulico na forma de uma equação de estado, o método comumente usado é usar a função de transferência para derivar a equação da função de estado ou usar a equação diferencial de ordem superior para derivar a equação de estado e o diagrama de ligação de potência também pode ser usado para listar a equação de estado. Esse método de análise presta atenção às alterações internas do sistema pesquisado e pode lidar com problemas de entrada múltipla e multi-saída, o que melhora bastante as deficiências do método de análise da função de transferência.

O método de análise da função, incluindo o método de análise de função de transferência e o método de análise de espaço de estado, é a base matemática para as pessoas entenderem e analisarem as características dinâmicas internas do sistema hidráulico. O método da função de descrição é usado para análise; portanto, os erros de análise ocorrem inevitavelmente e é frequentemente usado na análise de sistemas simples.

2.2 Método de simulação
Na época em que a tecnologia do computador ainda não era popular, o uso de computadores analógicos ou circuitos analógicos para simular e analisar as características dinâmicas dos sistemas hidráulicos também era um método de pesquisa prático e eficaz. O computador analógico nasceu antes do computador digital, e seu princípio é estudar as características do sistema analógico com base na semelhança na descrição matemática das leis em mudança de diferentes quantidades físicas. Sua variável interna é uma variável de tensão em alteração continuamente, e a operação da variável é baseada na relação de operação semelhante das características elétricas da tensão, corrente e componentes no circuito.

Os computadores analógicos são especialmente adequados para resolver equações diferenciais comuns, portanto também são chamadas de analógicos analógicos. A maioria dos processos dinâmicos dos sistemas físicos, incluindo sistemas hidráulicos, é expressa na forma matemática de equações diferenciais, portanto os computadores analógicos são muito adequados para a pesquisa de simulação de sistemas dinâmicos.

Quando o método de simulação está funcionando, vários componentes de computação são conectados de acordo com o modelo matemático do sistema e os cálculos são realizados em paralelo. As tensões de saída de cada componente de computação representam as variáveis ​​correspondentes no sistema. Vantagens do relacionamento. No entanto, o principal objetivo desse método de análise é fornecer um modelo eletrônico que possa ser usado para pesquisa experimental, em vez de obter uma análise precisa dos problemas matemáticos, por isso tem a desvantagem fatal da baixa precisão do cálculo; Além disso, seu circuito analógico é frequentemente complexo em estrutura, resistente à capacidade de interferir no mundo exterior é extremamente ruim.

2.3 Método de pesquisa experimental
O método de pesquisa experimental é um método de pesquisa indispensável para analisar as características dinâmicas do sistema hidráulico, especialmente quando não há método de pesquisa teórica prática como simulação digital no passado, só pode ser analisada por métodos experimentais. Através de pesquisas experimentais, podemos entender intuitivamente e verdadeiramente as características dinâmicas do sistema hidráulico e as mudanças de parâmetros relacionados, mas a análise do sistema hidráulico por meio de experimentos tem as desvantagens do longo período e do alto custo.

Além disso, para o complexo sistema hidráulico, até engenheiros experientes não têm certeza de sua modelagem matemática precisa, por isso é impossível realizar análises e pesquisas corretas sobre seu processo dinâmico. A precisão do modelo construída pode ser efetivamente verificada através do método de combinação com o experimento, e sugestões de revisão podem ser fornecidas para estabelecer o modelo correto; Ao mesmo tempo, os resultados dos dois podem ser comparados por simulação e pesquisa experimental sob a mesma análise de condições, para garantir que os erros de simulação e experimentos estejam dentro da faixa controlável, para que o ciclo de pesquisa possa ser reduzido e os benefícios possam ser aprimorados com base na garantia de eficiência e qualidade. Portanto, o método de pesquisa experimental de hoje é frequentemente usado como um meio necessário para comparar e verificar a simulação numérica ou outros resultados da pesquisa teórica de características dinâmicas importantes do sistema hidráulico.

2.4 Método de simulação digital
O progresso da teoria do controle moderno e o desenvolvimento da tecnologia de computadores trouxeram um novo método para o estudo das características dinâmicas do sistema hidráulico, ou seja, método de simulação digital. Nesse método, o modelo matemático do processo do sistema hidráulico é estabelecido primeiro e expresso pela equação do estado e, em seguida, a solução no domínio do tempo de cada variável principal do sistema no processo dinâmico é obtido no computador.

O método de simulação digital é adequado para sistemas lineares e sistemas não lineares. Ele pode simular as alterações dos parâmetros do sistema sob a ação de qualquer função de entrada e, em seguida, obter um entendimento direto e abrangente do processo dinâmico do sistema hidráulico. O desempenho dinâmico do sistema hidráulico pode ser previsto no primeiro estágio, para que os resultados do design possam ser comparados, verificados e aprimorados no tempo, o que pode garantir efetivamente que o sistema hidráulico projetado tenha um bom desempenho de trabalho e alta confiabilidade. Comparado com outros meios e métodos para estudar o desempenho dinâmico hidráulico, a tecnologia de simulação digital tem as vantagens de precisão, confiabilidade, forte adaptabilidade, ciclo curto e economia econômica. Portanto, o método de simulação digital tem sido amplamente utilizado no campo da pesquisa de desempenho dinâmico hidráulico.

3. Direção de desenvolvimento dos métodos de pesquisa para características dinâmicas hidráulicas

Através da análise teórica do método de simulação digital, combinado com o método de pesquisa de comparação e verificação dos resultados experimentais, tornou -se o método convencional para estudar as características dinâmicas hidráulicas. Além disso, devido à superioridade da tecnologia de simulação digital, o desenvolvimento da pesquisa sobre características dinâmicas hidráulicas será intimamente integrado ao desenvolvimento da tecnologia de simulação digital. Estudo aprofundado da teoria da modelagem e algoritmos relacionados do sistema hidráulico e o desenvolvimento do software de simulação do sistema hidráulico que é fácil de modelar, para que os técnicos hidráulicos possam dedicar mais energia à pesquisa da pesquisa essencial do sistema hidráulico é o desenvolvimento do campo da pesquisa dinâmica dinâmica dinâmica. uma das direções.

Além disso, tendo em vista a complexidade da composição de sistemas hidráulicos modernos, questões mecânicas, elétricas e até pneumáticas estão frequentemente envolvidas no estudo de suas características dinâmicas. Pode -se observar que a análise dinâmica do sistema hidráulico às vezes é uma análise abrangente de problemas como a hidráulica eletromecânica. Portanto, o desenvolvimento do software de simulação hidráulica universal, combinado com as respectivas vantagens do software de simulação em diferentes campos de pesquisa, para obter simulação conjunta multidimensional de sistemas hidráulicos tornou-se a principal direção de desenvolvimento do atual método de pesquisa de características dinâmicas hidráulicas hidráulicas.

Com a melhoria dos requisitos de desempenho do sistema hidráulico moderno, o sistema hidráulico tradicional para concluir o ciclo de ação predeterminado do atuador e atender aos requisitos de desempenho estático do sistema não pode mais atender aos requisitos; portanto, é imperativo estudar as características dinâmicas do sistema hidráulico.

Com base na exposição da essência da pesquisa sobre as características dinâmicas do sistema hidráulico, este artigo apresenta em detalhes quatro métodos principais de estudo das características dinâmicas do sistema hidráulico, incluindo o método de análise de função, o método de simulação, o método de pesquisa experimental e o método de simulação digital e suas vantagens e desvantagens. Salenta-se que o desenvolvimento do software de simulação do sistema hidráulico que é fácil de modelar e a simulação conjunta do software de simulação de múltiplos domínios são as principais direções de desenvolvimento do método de pesquisa de características dinâmicas hidráulicas no futuro.