Հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերի հետազոտության մեթոդ

Հիդրավլիկ տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման և առաջընթացի հետ մեկտեղ դրա կիրառման ոլորտներն ավելի ու ավելի ընդարձակ են դառնում: Հիդրավլիկ համակարգը, որն օգտագործվում է փոխանցման և կառավարման գործառույթներն ավարտելու համար, գնալով ավելի բարդ է դառնում, և դրա համակարգի ճկունության և տարբեր կատարողականության համար ավելի բարձր պահանջներ են առաջադրվում: Այս բոլորը ավելի ճշգրիտ և խորը պահանջներ են բերել ժամանակակից հիդրավլիկ համակարգերի նախագծման և արտադրության համար: Այն հեռու է վերոհիշյալ պահանջները բավարարելուց միայն ավանդական համակարգի կիրառմամբ՝ ակտիվացնողի կանխորոշված ​​գործողության ցիկլը ավարտելու և համակարգի ստատիկ կատարողականի պահանջները բավարարելու համար:

Հետևաբար, ժամանակակից հիդրավլիկ համակարգերի նախագծմամբ զբաղվող հետազոտողների համար խիստ անհրաժեշտ է ուսումնասիրել հիդրավլիկ փոխանցման և կառավարման համակարգերի դինամիկ բնութագրերը, հասկանալ և տիրապետել հիդրավլիկ համակարգի աշխատանքային գործընթացի դինամիկ բնութագրերին և պարամետրերի փոփոխություններին, որպեսզի էլ ավելի կատարելագործել և կատարելագործել հիդրավլիկ համակարգը: .

1. Հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերի էությունը

Հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերը, ըստ էության, այն բնութագրերն են, որոնք հիդրավլիկ համակարգը ցուցադրում է իր սկզբնական հավասարակշռությունը կորցնելու և նոր հավասարակշռության վիճակի հասնելու գործընթացում: Ավելին, հիդրավլիկ համակարգի սկզբնական հավասարակշռության վիճակը խախտելու և դրա դինամիկ գործընթացն ակտիվացնելու երկու հիմնական պատճառ կա. մեկը պայմանավորված է փոխանցման կամ կառավարման համակարգի գործընթացի փոփոխությամբ. մյուսը պայմանավորված է արտաքին միջամտությամբ: Այս դինամիկ գործընթացում հիդրավլիկ համակարգում յուրաքանչյուր պարամետր փոփոխական փոփոխվում է ժամանակի հետ, և այս փոփոխության գործընթացի կատարումը որոշում է համակարգի դինամիկ բնութագրերի որակը:

2. Հիդրավլիկ դինամիկ բնութագրերի հետազոտության մեթոդ

Հիդրավլիկ համակարգերի դինամիկ բնութագրերի ուսումնասիրման հիմնական մեթոդներն են՝ ֆունկցիայի վերլուծության մեթոդը, մոդելավորման մեթոդը, փորձարարական հետազոտության մեթոդը և թվային մոդելավորման մեթոդը։

2.1 Ֆունկցիոնալ վերլուծության մեթոդ
Փոխանցման ֆունկցիայի վերլուծությունը հետազոտական ​​մեթոդ է, որը հիմնված է դասական կառավարման տեսության վրա: Դասական կառավարման տեսությամբ հիդրավլիկ համակարգերի դինամիկ բնութագրերի վերլուծությունը սովորաբար սահմանափակվում է միայնակ մուտքային և մեկ ելքային գծային համակարգերով: Ընդհանրապես, սկզբում հաստատվում է համակարգի մաթեմատիկական մոդելը, և գրվում է դրա աճող ձևը, այնուհետև կատարվում է Լապլասի փոխակերպում, որպեսզի ստացվի համակարգի փոխանցման ֆունկցիան, այնուհետև համակարգի փոխանցման ֆունկցիան վերածվի Bode-ի։ գծապատկերի ներկայացում, որը հեշտ է ինտուիտիվ վերլուծել: Վերջապես, արձագանքման բնութագրերը վերլուծվում են Բոդե դիագրամում փուլային հաճախականության կորի և ամպլիտուդա-հաճախականության կորի միջոցով: Ոչ գծային խնդիրների հետ հանդիպելիս դրա ոչ գծային գործոնները հաճախ անտեսվում են կամ պարզեցվում են գծային համակարգի: Իրականում հիդրավլիկ համակարգերը հաճախ ունենում են բարդ ոչ գծային գործոններ, ուստի այս մեթոդով հիդրավլիկ համակարգերի դինամիկ բնութագրերը վերլուծելիս կան վերլուծության մեծ սխալներ: Բացի այդ, փոխանցման ֆունկցիայի վերլուծության մեթոդը հետազոտության օբյեկտին վերաբերվում է որպես սև արկղի, կենտրոնանում է միայն համակարգի մուտքի և ելքի վրա և չի քննարկում հետազոտական ​​օբյեկտի ներքին վիճակը:

Վիճակի տարածության վերլուծության մեթոդը ուսումնասիրվող հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ գործընթացի մաթեմատիկական մոդելը գրելն է որպես վիճակի հավասարում, որն առաջին կարգի դիֆերենցիալ հավասարումների համակարգ է, որը ներկայացնում է հիդրավլիկ յուրաքանչյուր վիճակի փոփոխականի առաջին կարգի ածանցյալը: համակարգ. Մի քանի այլ վիճակի փոփոխականների և մուտքային փոփոխականների ֆունկցիա; այս ֆունկցիոնալ հարաբերությունը կարող է լինել գծային կամ ոչ գծային: Հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ գործընթացի մաթեմատիկական մոդելը վիճակի հավասարման տեսքով գրելու համար սովորաբար օգտագործվում է փոխանցման ֆունկցիայի օգտագործումը՝ վիճակի ֆունկցիայի հավասարումը կամ ավելի բարձր կարգի դիֆերենցիալ հավասարումը ստանալու համար։ վիճակի հավասարումը, և ուժային կապի դիագրամը կարող է օգտագործվել նաև վիճակի հավասարումը թվարկելու համար: Վերլուծության այս մեթոդը ուշադրություն է դարձնում հետազոտվող համակարգի ներքին փոփոխություններին և կարող է լուծել բազմամուտքային և բազմաելքային խնդիրներ, ինչը մեծապես բարելավում է փոխանցման ֆունկցիայի վերլուծության մեթոդի թերությունները:

Ֆունկցիոնալ վերլուծության մեթոդը, ներառյալ փոխանցման ֆունկցիայի վերլուծության մեթոդը և վիճակի տարածության վերլուծության մեթոդը, մաթեմատիկական հիմքն է մարդկանց համար՝ հասկանալու և վերլուծելու հիդրավլիկ համակարգի ներքին դինամիկ բնութագրերը: Նկարագրության ֆունկցիայի մեթոդը օգտագործվում է վերլուծության համար, ուստի անխուսափելիորեն առաջանում են վերլուծության սխալներ, և այն հաճախ օգտագործվում է պարզ համակարգերի վերլուծության ժամանակ։

2.2 Մոդելավորման մեթոդ
Այն դարաշրջանում, երբ համակարգչային տեխնոլոգիան դեռ հայտնի չէր, անալոգային համակարգիչների կամ անալոգային սխեմաների օգտագործումը հիդրավլիկ համակարգերի դինամիկ բնութագրերը մոդելավորելու և վերլուծելու համար նույնպես գործնական և արդյունավետ հետազոտական ​​մեթոդ էր: Անալոգային համակարգիչը ծնվել է թվային համակարգչից առաջ, և դրա սկզբունքն է ուսումնասիրել անալոգային համակարգի բնութագրերը՝ հիմնվելով տարբեր ֆիզիկական մեծությունների փոփոխվող օրենքների մաթեմատիկական նկարագրության նմանության վրա: Դրա ներքին փոփոխականը անընդհատ փոփոխվող լարման փոփոխական է, և փոփոխականի աշխատանքը հիմնված է շղթայում լարման, հոսանքի և բաղադրիչների էլեկտրական բնութագրերի նմանատիպ գործառնական հարաբերությունների վրա:

Անալոգային համակարգիչները հատկապես հարմար են սովորական դիֆերենցիալ հավասարումների լուծման համար, ուստի դրանք կոչվում են նաև անալոգային դիֆերենցիալ անալիզատորներ։ Ֆիզիկական համակարգերի դինամիկ գործընթացների մեծ մասը, ներառյալ հիդրավլիկ համակարգերը, արտահայտված են դիֆերենցիալ հավասարումների մաթեմատիկական ձևով, ուստի անալոգային համակարգիչները շատ հարմար են դինամիկ համակարգերի մոդելավորման հետազոտության համար:

Երբ սիմուլյացիայի մեթոդն աշխատում է, տարբեր հաշվողական բաղադրիչներ միացվում են ըստ համակարգի մաթեմատիկական մոդելի, և հաշվարկները կատարվում են զուգահեռ։ Յուրաքանչյուր հաշվողական բաղադրիչի ելքային լարումները ներկայացնում են համակարգի համապատասխան փոփոխականները: Հարաբերությունների առավելությունները. Այնուամենայնիվ, այս վերլուծության մեթոդի հիմնական նպատակը էլեկտրոնային մոդելի ապահովումն է, որը կարող է օգտագործվել փորձարարական հետազոտության համար, այլ ոչ թե մաթեմատիկական խնդիրների ճշգրիտ վերլուծություն ստանալը, ուստի այն ունի հաշվարկման ցածր ճշգրտության ճակատագրական թերությունը. Բացի այդ, նրա անալոգային սխեման հաճախ կառուցվածքով բարդ է, դիմացկուն է արտաքին աշխարհին միջամտելու կարողությունը չափազանց վատ է:

2.3 Փորձարարական հետազոտության մեթոդ
Փորձարարական հետազոտության մեթոդը հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերի վերլուծության անփոխարինելի հետազոտական ​​մեթոդ է, հատկապես, երբ նախկինում չկա գործնական տեսական հետազոտության մեթոդ, ինչպիսին թվային մոդելավորումն է, այն կարող է վերլուծվել միայն փորձարարական մեթոդներով: Փորձարարական հետազոտության միջոցով մենք կարող ենք ինտուիտիվ և իսկապես հասկանալ հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերը և հարակից պարամետրերի փոփոխությունները, սակայն փորձերի միջոցով հիդրավլիկ համակարգի վերլուծությունն ունի երկարաժամկետ և բարձր արժեքի թերություններ:

Բացի այդ, բարդ հիդրավլիկ համակարգի համար նույնիսկ փորձառու ինժեներները լիովին վստահ չեն դրա ճշգրիտ մաթեմատիկական մոդելավորման մեջ, ուստի անհնար է ճիշտ վերլուծություն և հետազոտություն անցկացնել դրա դինամիկ գործընթացի վերաբերյալ: Կառուցված մոդելի ճշգրտությունը կարող է արդյունավետորեն ստուգվել փորձի հետ համակցվելու մեթոդի միջոցով, և կարող են առաջարկվել վերանայման՝ ճիշտ մոդելը հաստատելու համար. Միևնույն ժամանակ, երկուսի արդյունքները կարող են համեմատվել սիմուլյացիայի և փորձարարական հետազոտության միջոցով՝ նույն պայմաններում, Վերլուծություն՝ համոզվելու համար, որ մոդելավորման և փորձերի սխալները գտնվում են վերահսկելի միջակայքում, որպեսզի հետազոտության ցիկլը կարողանա կրճատվել և օգուտները կարող է բարելավվել արդյունավետության և որակի ապահովման հիման վրա։ Հետևաբար, այսօրվա փորձարարական հետազոտության մեթոդը հաճախ օգտագործվում է որպես անհրաժեշտ միջոց՝ համեմատելու և ստուգելու թվային մոդելավորումը կամ այլ տեսական հետազոտության արդյունքները հիդրավլիկ համակարգի կարևոր դինամիկական բնութագրերի:

2.4 Թվային մոդելավորման մեթոդ
Ժամանակակից կառավարման տեսության առաջընթացը և համակարգչային տեխնոլոգիաների զարգացումը բերել են հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերի ուսումնասիրության նոր մեթոդ, այն է՝ թվային մոդելավորման մեթոդ։ Այս մեթոդով նախ հաստատվում է հիդրավլիկ համակարգի պրոցեսի մաթեմատիկական մոդելը և արտահայտվում վիճակի հավասարմամբ, այնուհետև համակարգչում ստացվում է դինամիկ գործընթացում համակարգի յուրաքանչյուր հիմնական փոփոխականի ժամանակային տիրույթի լուծումը:

Թվային մոդելավորման մեթոդը հարմար է ինչպես գծային, այնպես էլ ոչ գծային համակարգերի համար: Այն կարող է մոդելավորել համակարգի պարամետրերի փոփոխությունները ցանկացած մուտքային ֆունկցիայի գործողության ներքո, այնուհետև ստանալ հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ գործընթացի ուղղակի և համապարփակ պատկերացում: Հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ աշխատանքը կարելի է կանխատեսել առաջին փուլում, որպեսզի նախագծման արդյունքները կարողանան համեմատվել, ստուգվել և բարելավվել ժամանակին, ինչը կարող է արդյունավետորեն ապահովել, որ նախագծված հիդրավլիկ համակարգը ունի լավ աշխատանքային արդյունավետություն և բարձր հուսալիություն: Հիդրավլիկ դինամիկ կատարողականության ուսումնասիրման այլ միջոցների և մեթոդների համեմատ թվային մոդելավորման տեխնոլոգիան ունի ճշգրտության, հուսալիության, ուժեղ հարմարվողականության, կարճ ցիկլի և տնտեսական խնայողության առավելություններ: Ուստի թվային մոդելավորման մեթոդը լայնորեն կիրառվել է հիդրավլիկ դինամիկ կատարողականի հետազոտության ոլորտում:

3. Հիդրավլիկ դինամիկ բնութագրերի հետազոտական ​​մեթոդների մշակման ուղղություն

Թվային սիմուլյացիայի մեթոդի տեսական վերլուծության միջոցով՝ զուգակցված փորձարարական արդյունքների համեմատության և ստուգման հետազոտական ​​մեթոդի հետ, այն դարձել է հիդրավլիկ դինամիկ բնութագրերի ուսումնասիրման հիմնական մեթոդ: Ավելին, թվային մոդելավորման տեխնոլոգիայի գերազանցության շնորհիվ հիդրավլիկ դինամիկ բնութագրերի վերաբերյալ հետազոտությունների զարգացումը սերտորեն ինտեգրվելու է թվային մոդելավորման տեխնոլոգիայի զարգացմանը: Հիդրավլիկ համակարգի մոդելավորման տեսության և հարակից ալգորիթմների խորը ուսումնասիրություն և հիդրավլիկ համակարգերի մոդելավորման ծրագրաշարի մշակում, որը հեշտ է մոդելավորել, որպեսզի հիդրավլիկ տեխնիկները կարողանան ավելի շատ էներգիա տրամադրել հիդրավլիկ համակարգի հիմնական աշխատանքի հետազոտմանը: հիդրոդինամիկական բնութագրերի հետազոտության ոլորտի զարգացումը։ ուղղություններից մեկը.

Բացի այդ, հաշվի առնելով ժամանակակից հիդրավլիկ համակարգերի կազմի բարդությունը, դրանց դինամիկ բնութագրերի ուսումնասիրության մեջ հաճախ ներգրավվում են մեխանիկական, էլեկտրական և նույնիսկ օդաճնշական խնդիրները: Կարելի է տեսնել, որ հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ վերլուծությունը երբեմն այնպիսի խնդիրների համապարփակ վերլուծություն է, ինչպիսին է էլեկտրամեխանիկական հիդրավլիկան: Հետևաբար, հիդրավլիկ սիմուլյացիոն ունիվերսալ ծրագրաշարի մշակումը, որը զուգորդվում է տարբեր գիտահետազոտական ​​ոլորտներում սիմուլյացիոն ծրագրաշարի համապատասխան առավելությունների հետ, հիդրավլիկ համակարգերի բազմաչափ համատեղ սիմուլյացիայի հասնելու համար դարձել է ներկայիս հիդրավլիկ դինամիկ բնութագրերի հետազոտության մեթոդի զարգացման հիմնական ուղղությունը:

Ժամանակակից հիդրավլիկ համակարգի կատարողականի պահանջների բարելավմամբ, ավանդական հիդրավլիկ համակարգը, որն ավարտում է մղիչի կանխորոշված ​​գործողության ցիկլը և բավարարում է համակարգի ստատիկ կատարողականի պահանջները, այլևս չի կարող բավարարել պահանջները, ուստի հրամայական է ուսումնասիրել դինամիկ բնութագրերը: հիդրավլիկ համակարգ.

Հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերի վերաբերյալ հետազոտության էությունը պարզաբանելու հիման վրա այս աշխատությունը մանրամասն ներկայացնում է հիդրավլիկ համակարգի դինամիկ բնութագրերի ուսումնասիրման չորս հիմնական մեթոդներ, ներառյալ ֆունկցիայի վերլուծության մեթոդը, մոդելավորման մեթոդը, փորձարարական հետազոտությունը: մեթոդը և թվային մոդելավորման մեթոդը, ինչպես նաև դրանց առավելություններն ու թերությունները: Նշվում է, որ հիդրավլիկ համակարգերի մոդելավորման ծրագրաշարի մշակումը, որը հեշտ է մոդելավորվում, և բազմադոմեյն մոդելավորման ծրագրերի համատեղ մոդելավորումը ապագայում հիդրավլիկ դինամիկ բնութագրերի հետազոտական ​​մեթոդի զարգացման հիմնական ուղղություններն են: