Gidravlik tizimning dinamik xususiyatlarini o'rganish usuli

Gidravlika texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi va rivojlanishi bilan uni qo'llash sohalari tobora kengayib bormoqda. Transmissiya va boshqarish funktsiyalarini bajarish uchun ishlatiladigan gidravlik tizim tobora murakkablashib bormoqda va tizimning moslashuvchanligi va turli ko'rsatkichlari uchun yuqori talablar qo'yiladi. Bularning barchasi zamonaviy gidravlika tizimlarini loyihalash va ishlab chiqarishga yanada aniq va chuqurroq talablarni keltirib chiqardi. Yuqoridagi talablarni faqat an'anaviy tizimdan foydalanib, aktuatorning oldindan belgilangan harakat aylanishini yakunlash va tizimning statik ishlash talablariga javob berish imkoniyatidan uzoqdir.

Shu sababli, zamonaviy gidravlika tizimlarini loyihalash bilan shug'ullanadigan tadqiqotchilar uchun gidravlika uzatish va boshqarish tizimlarining dinamik xususiyatlarini o'rganish, gidravlika tizimi ish jarayonida dinamik xususiyatlar va parametr o'zgarishlarini tushunish va o'zlashtirish juda zarur. gidravlika tizimini yanada takomillashtirish va takomillashtirish. .

1. Gidravlik tizimning dinamik xarakteristikasining mohiyati

Shlangi tizimning dinamik xarakteristikalari, asosan, gidravlika tizimi o'zining dastlabki muvozanat holatini yo'qotish va yangi muvozanat holatiga erishish jarayonida namoyon bo'ladigan xususiyatlardir. Bundan tashqari, gidravlik tizimning dastlabki muvozanat holatini buzish va uning dinamik jarayonini ishga tushirishning ikkita asosiy sababi bor: biri uzatish yoki boshqarish tizimining jarayon o'zgarishidan kelib chiqadi; ikkinchisi tashqi aralashuv tufayli yuzaga keladi. Ushbu dinamik jarayonda gidravlik tizimdagi har bir parametr o'zgaruvchisi vaqt o'tishi bilan o'zgaradi va bu o'zgarish jarayonining ishlashi tizimning dinamik xususiyatlarining sifatini belgilaydi.

2. Gidravlik dinamik xarakteristikalar tadqiqot usuli

Gidravlik tizimlarning dinamik xususiyatlarini o'rganishning asosiy usullari funktsional tahlil usuli, simulyatsiya usuli, eksperimental tadqiqot usuli va raqamli simulyatsiya usuli hisoblanadi.

2.1 Funktsiyani tahlil qilish usuli
Transfer funksiyasi tahlili klassik boshqaruv nazariyasiga asoslangan tadqiqot usuli hisoblanadi. Klassik boshqaruv nazariyasi bilan gidravlik tizimlarning dinamik xususiyatlarini tahlil qilish odatda bitta kirish va bitta chiqish chiziqli tizimlar bilan chegaralanadi. Umuman olganda, birinchi navbatda tizimning matematik modeli o'rnatiladi va uning qo'shimcha shakli yoziladi, so'ngra Laplas o'zgarishi amalga oshiriladi, shunda tizimning uzatish funktsiyasi olinadi, so'ngra tizimning uzatish funktsiyasi Bode ga aylanadi. intuitiv tahlil qilish oson bo'lgan diagramma tasviri. Nihoyat, javob xususiyatlari Bode diagrammasidagi faza-chastota egri chizig'i va amplituda-chastota egri chizig'i orqali tahlil qilinadi. Chiziqli bo'lmagan muammolarga duch kelganda, uning nochiziqli omillari ko'pincha e'tiborga olinmaydi yoki chiziqli tizimga soddalashtiriladi. Aslida, gidravlik tizimlar ko'pincha murakkab chiziqli bo'lmagan omillarga ega, shuning uchun bu usul bilan gidravlik tizimlarning dinamik xususiyatlarini tahlil qilishda katta tahlil xatolar mavjud. Bundan tashqari, uzatish funktsiyasini tahlil qilish usuli tadqiqot ob'ektiga qora quti sifatida qaraydi, faqat tizimning kirish va chiqishiga e'tibor qaratadi va tadqiqot ob'ektining ichki holatini muhokama qilmaydi.

Holat fazosini tahlil qilish usuli o‘rganilayotgan gidravlik tizimning dinamik jarayonining matematik modelini gidravlikada har bir holat o‘zgaruvchisining birinchi tartibli hosilasini ifodalovchi birinchi tartibli differensial tenglamalar tizimi bo‘lgan holat tenglamasi sifatida yozishdan iborat. tizimi. Bir nechta boshqa holat o'zgaruvchilari va kirish o'zgaruvchilari funksiyasi; bu funksional munosabat chiziqli yoki chiziqli bo'lmagan bo'lishi mumkin. Shlangi tizimning dinamik jarayonining matematik modelini holat tenglamasi ko'rinishida yozish uchun umumiy qo'llaniladigan usul - holat funktsiyasi tenglamasini chiqarish uchun uzatish funktsiyasidan foydalanish yoki yuqori tartibli differensial tenglamadan foydalanish. holat tenglamasi va quvvat bog'lanish diagrammasidan holat tenglamasini ro'yxatga olish uchun ham foydalanish mumkin. Ushbu tahlil usuli o'rganilayotgan tizimning ichki o'zgarishlariga e'tibor beradi va ko'p kirish va ko'p chiqish muammolarini hal qila oladi, bu esa uzatish funktsiyasini tahlil qilish usulining kamchiliklarini sezilarli darajada yaxshilaydi.

Funktsiyani tahlil qilish usuli, shu jumladan uzatish funktsiyasini tahlil qilish usuli va davlat fazosini tahlil qilish usuli odamlar uchun gidravlik tizimning ichki dinamik xususiyatlarini tushunish va tahlil qilish uchun matematik asosdir. Tahlil uchun tavsif funktsiyasi usuli qo'llaniladi, shuning uchun tahlil xatolar muqarrar ravishda yuzaga keladi va u ko'pincha oddiy tizimlarni tahlil qilishda qo'llaniladi.

2.2 Simulyatsiya usuli
Kompyuter texnologiyasi hali ommabop bo'lmagan davrda gidravlik tizimlarning dinamik xususiyatlarini simulyatsiya qilish va tahlil qilish uchun analog kompyuterlar yoki analog sxemalardan foydalanish ham amaliy va samarali tadqiqot usuli edi. Analog EHM raqamli EHMdan oldin tug‘ilgan bo‘lib, uning printsipi turli fizik kattaliklarning o‘zgaruvchan qonuniyatlarini matematik tavsiflashdagi o‘xshashlik asosida analog tizimning xususiyatlarini o‘rganishdan iborat. Uning ichki o'zgaruvchisi doimiy o'zgaruvchan kuchlanish o'zgaruvchisidir va o'zgaruvchining ishlashi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish, oqim va komponentlarning elektr xususiyatlarining o'xshash ish munosabatlariga asoslanadi.

Analog kompyuterlar, ayniqsa, oddiy differensial tenglamalarni yechish uchun mos keladi, shuning uchun ularni analogli differensial analizatorlar deb ham atashadi. Jismoniy tizimlarning dinamik jarayonlarining ko'pchiligi, shu jumladan gidravlik tizimlar differensial tenglamalarning matematik ko'rinishida ifodalanadi, shuning uchun analog kompyuterlar dinamik tizimlarni simulyatsiya qilish uchun juda mos keladi.

Simulyatsiya usuli ishlayotganda tizimning matematik modeliga muvofiq turli xil hisoblash komponentlari ulanadi va hisoblar parallel ravishda amalga oshiriladi. Har bir hisoblash komponentining chiqish kuchlanishlari tizimdagi mos keladigan o'zgaruvchilarni ifodalaydi. O'zaro munosabatlarning afzalliklari. Biroq, ushbu tahlil usulining asosiy maqsadi matematik muammolarni aniq tahlil qilishdan ko'ra, eksperimental tadqiqotlar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan elektron modelni taqdim etishdir, shuning uchun u past hisoblash aniqligining halokatli kamchiligiga ega; bundan tashqari, uning analog sxemasi ko'pincha tuzilishda murakkab, chidamli tashqi dunyo bilan aralashish qobiliyati juda zaif.

2.3 Eksperimental tadqiqot usuli
Eksperimental tadqiqot usuli gidravlik tizimning dinamik xususiyatlarini tahlil qilish uchun ajralmas tadqiqot usuli hisoblanadi, ayniqsa o'tmishda raqamli simulyatsiya kabi amaliy nazariy tadqiqot usuli mavjud bo'lmaganda, uni faqat eksperimental usullar bilan tahlil qilish mumkin. Eksperimental tadqiqotlar orqali biz gidravlik tizimning dinamik xususiyatlarini va tegishli parametrlarning o'zgarishini intuitiv va haqiqatan tushunishimiz mumkin, ammo eksperimentlar orqali gidravlik tizimni tahlil qilish uzoq muddat va yuqori narxning kamchiliklariga ega.

Bundan tashqari, murakkab gidravlika tizimi uchun hatto tajribali muhandislar ham uning aniq matematik modellashiga to'liq ishonch hosil qilmaydilar, shuning uchun uning dinamik jarayoni bo'yicha to'g'ri tahlil va tadqiqotlar olib borish mumkin emas. Tuzilgan modelning to'g'riligini tajriba bilan birlashtirish usuli orqali samarali tekshirish mumkin va to'g'ri modelni yaratish uchun qayta ko'rib chiqish bo'yicha takliflar berilishi mumkin; Shu bilan birga, ikkalasining natijalarini simulyatsiya va eksperimental tadqiqotlar bilan bir xil sharoitda taqqoslash mumkin. samaradorlik va sifatni ta'minlash asosida takomillashtirilishi mumkin. Shu sababli, bugungi eksperimental tadqiqot usuli ko'pincha muhim gidravlik tizim dinamik xususiyatlarini raqamli simulyatsiya yoki boshqa nazariy tadqiqot natijalarini solishtirish va tekshirish uchun zarur vosita sifatida ishlatiladi.

2.4 Raqamli simulyatsiya usuli
Zamonaviy boshqaruv nazariyasining rivojlanishi va kompyuter texnologiyalarining rivojlanishi gidravlik tizimning dinamik xususiyatlarini o'rganishning yangi usulini, ya'ni raqamli simulyatsiya usulini olib keldi. Bu usulda birinchi navbatda gidravlik tizim jarayonining matematik modeli o'rnatiladi va holat tenglamasi bilan ifodalanadi, so'ngra tizimning dinamik jarayondagi har bir asosiy o'zgaruvchisining vaqt sohasi yechimi kompyuterda olinadi.

Raqamli simulyatsiya usuli chiziqli tizimlar uchun ham, chiziqli bo'lmagan tizimlar uchun ham mos keladi. U har qanday kirish funktsiyasi ta'sirida tizim parametrlarining o'zgarishini simulyatsiya qilishi va keyin gidravlik tizimning dinamik jarayoni haqida to'g'ridan-to'g'ri va har tomonlama tushunchaga ega bo'lishi mumkin. Shlangi tizimning dinamik ishlashi birinchi bosqichda prognoz qilinishi mumkin, shuning uchun dizayn natijalarini o'z vaqtida taqqoslash, tekshirish va yaxshilash mumkin, bu esa ishlab chiqilgan gidravlik tizimning yaxshi ish ko'rsatkichlari va yuqori ishonchliligiga ega bo'lishini samarali ta'minlaydi. Shlangi dinamik ishlashni o'rganishning boshqa vositalari va usullari bilan solishtirganda, raqamli simulyatsiya texnologiyasi aniqlik, ishonchlilik, kuchli moslashuvchanlik, qisqa tsikl va iqtisodiy tejash afzalliklariga ega. Shu sababli, raqamli simulyatsiya usuli gidravlik dinamik ishlashni tadqiq qilish sohasida keng qo'llanilgan.

3. Gidravlik dinamik xarakteristikalar bo'yicha tadqiqot usullarini ishlab chiqish yo'nalishi

Raqamli simulyatsiya usulini nazariy tahlil qilish orqali eksperimental natijalarni taqqoslash va tekshirishning tadqiqot usuli bilan birgalikda u gidravlik dinamik xususiyatlarni o'rganishning asosiy usuliga aylandi. Bundan tashqari, raqamli simulyatsiya texnologiyasining ustunligi tufayli, gidravlik dinamik xususiyatlar bo'yicha tadqiqotlarni rivojlantirish raqamli simulyatsiya texnologiyasini ishlab chiqish bilan chambarchas bog'liq bo'ladi. Shlangi tizimning modellashtirish nazariyasini va tegishli algoritmlarini chuqur o'rganish va gidravlik tizimni simulyatsiya qilish uchun oson modellashtirish dasturini ishlab chiqish, gidrotexniklar gidravlik tizimning muhim ishlarini tadqiq qilish uchun ko'proq energiya sarflashlari mumkin. gidravlik dinamik xususiyatlarni tadqiq qilish sohasini rivojlantirish. yo'nalishlaridan biri.

Bundan tashqari, zamonaviy gidravlika tizimlarining tarkibining murakkabligini hisobga olgan holda, ularning dinamik xususiyatlarini o'rganishda mexanik, elektr va hatto pnevmatik masalalar ko'pincha ishtirok etadi. Ko'rinib turibdiki, gidravlika tizimining dinamik tahlili ba'zan elektromexanik gidravlika kabi muammolarni kompleks tahlil qiladi. Shu sababli, gidravlik tizimlarning ko'p o'lchovli qo'shma simulyatsiyasiga erishish uchun turli tadqiqot sohalarida simulyatsiya dasturining tegishli afzalliklari bilan birgalikda universal gidravlik simulyatsiya dasturini ishlab chiqish joriy gidravlik dinamik xususiyatlarni tadqiq qilish usulining asosiy rivojlanish yo'nalishiga aylandi.

Zamonaviy gidravlik tizimning ishlash talablarini yaxshilash bilan an'anaviy gidravlik tizim aktuatorning oldindan belgilangan harakat aylanishini yakunlash va tizimning statik ishlash talablariga javob berish uchun endi talablarga javob bera olmaydi, shuning uchun dinamik xususiyatlarini o'rganish juda muhimdir. gidravlik tizim.

Shlangi tizimning dinamik xarakteristikalari bo'yicha tadqiqotning mohiyatini ochib berish asosida ushbu maqolada gidravlik tizimning dinamik xususiyatlarini o'rganishning to'rtta asosiy usuli, jumladan, funktsiyani tahlil qilish usuli, simulyatsiya usuli, eksperimental tadqiqot usullari batafsil bayon etilgan. usuli va raqamli simulyatsiya usuli, ularning afzalliklari va kamchiliklari. Ta'kidlanganidek, modellashtirish oson bo'lgan gidravlik tizim simulyatsiya dasturini ishlab chiqish va ko'p domenli simulyatsiya dasturini birgalikda simulyatsiya qilish kelajakda gidravlik dinamik xususiyatlarni tadqiq qilish usulini rivojlantirishning asosiy yo'nalishlari hisoblanadi.