Méthode de recherche des caractéristiques dynamiques du système hydraulique

Avec le développement continu et les progrès de la technologie hydraulique, ses domaines d'application deviennent de plus en plus étendus. Le système hydraulique utilisé pour remplir les fonctions de transmission et de contrôle devient de plus en plus complexe, et des exigences plus élevées sont proposées pour la flexibilité de son système et diverses performances. Tous ces éléments ont apporté des exigences plus précises et plus profondes à la conception et à la fabrication de systèmes hydrauliques modernes. Il est loin de pouvoir répondre aux exigences ci-dessus qu'en utilisant le système traditionnel pour compléter le cycle d'action prédéterminé de l'actionneur et répondre aux exigences de performance statiques du système.

Par conséquent, pour les chercheurs engagés dans la conception de systèmes hydrauliques modernes, il est très nécessaire d'étudier les caractéristiques dynamiques des systèmes de transmission et de contrôle hydrauliques, de comprendre et de maîtriser les caractéristiques dynamiques et les changements de paramètres dans le processus de travail du système hydraulique, afin d'améliorer et de perfectionner davantage le système hydraulique. .

1. L'essence des caractéristiques dynamiques du système hydraulique

Les caractéristiques dynamiques du système hydraulique sont essentiellement les caractéristiques que le système hydraulique présente pendant le processus de perte de son état d'équilibre d'origine et d'atteindre un nouvel état d'équilibre. En outre, il existe deux principales raisons de briser l'état d'équilibre d'origine du système hydraulique et de déclencher son processus dynamique: un est causé par le changement de processus du système de transmission ou de contrôle; l'autre est causée par une interférence externe. Dans ce processus dynamique, chaque variable de paramètre dans le système hydraulique change avec le temps, et les performances de ce processus de changement déterminent la qualité des caractéristiques dynamiques du système.

2. Méthode de recherche des caractéristiques dynamiques hydrauliques

Les principales méthodes d'étude des caractéristiques dynamiques des systèmes hydrauliques sont la méthode d'analyse de fonction, la méthode de simulation, la méthode de recherche expérimentale et la méthode de simulation numérique.

2.1 Méthode d'analyse des fonctions
L'analyse des fonctions de transfert est une méthode de recherche basée sur la théorie du contrôle classique. L'analyse des caractéristiques dynamiques des systèmes hydrauliques avec la théorie du contrôle classique est généralement limitée aux systèmes linéaires à entrée unique et à sortie unique. Généralement, le modèle mathématique du système est d'abord établi, et sa forme incrémentielle est écrite, puis la transformation de Laplace est effectuée, de sorte que la fonction de transfert du système est obtenue, puis la fonction de transfert du système est convertie en une représentation de diagramme de Bode qui est facile à analyser intuitivement. Enfin, les caractéristiques de réponse sont analysées par la courbe de fréquence de phase et la courbe d'amplitude dans le diagramme Bode. Lorsqu'ils rencontrent des problèmes non linéaires, ses facteurs non linéaires sont souvent ignorés ou simplifiés en un système linéaire. En fait, les systèmes hydrauliques ont souvent des facteurs non linéaires complexes, il existe donc de grandes erreurs d'analyse dans l'analyse des caractéristiques dynamiques des systèmes hydrauliques avec cette méthode. De plus, la méthode d'analyse des fonctions de transfert traite l'objet de recherche comme une boîte noire, se concentre uniquement sur l'entrée et la sortie du système et ne discute pas de l'état interne de l'objet de recherche.

La méthode d'analyse de l'espace d'état consiste à écrire le modèle mathématique du processus dynamique du système hydraulique à l'étude en tant qu'équation d'état, qui est un système d'équation différentielle de premier ordre, qui représente la dérivée de premier ordre de chaque variable d'état dans le système hydraulique. Une fonction de plusieurs autres variables d'état et variables d'entrée; Cette relation fonctionnelle peut être linéaire ou non linéaire. Pour écrire un modèle mathématique du processus dynamique d'un système hydraulique sous la forme d'une équation d'état, la méthode couramment utilisée consiste à utiliser la fonction de transfert pour dériver l'équation de la fonction d'état, ou à utiliser l'équation différentielle d'ordre supérieur pour dériver l'équation d'état, et le diagramme de liaison électrique peut également être utilisé pour répertorier l'équation de l'état. Cette méthode d'analyse fait attention aux changements internes du système recherché et peut gérer les problèmes multi-entrées et multiput, ce qui améliore considérablement les lacunes de la méthode d'analyse des fonctions de transfert.

La méthode d'analyse des fonctions comprenant la méthode d'analyse des fonctions de transfert et la méthode d'analyse de l'espace d'état est la base mathématique pour que les gens comprennent et analysent les caractéristiques dynamiques internes du système hydraulique. La méthode de la fonction de description est utilisée pour l'analyse, donc les erreurs d'analyse se produisent inévitablement, et elle est souvent utilisée dans l'analyse des systèmes simples.

2.2 Méthode de simulation
À l'ère où la technologie informatique n'était pas encore populaire, l'utilisation d'ordinateurs analogiques ou de circuits analogiques pour simuler et analyser les caractéristiques dynamiques des systèmes hydrauliques était également une méthode de recherche pratique et efficace. L'ordinateur analogique est né avant l'ordinateur numérique, et son principe est d'étudier les caractéristiques du système analogique en fonction de la similitude de la description mathématique des lois changeantes de différentes quantités physiques. Sa variable interne est une variable de tension en constante évolution, et le fonctionnement de la variable est basé sur la relation de fonctionnement similaire des caractéristiques électriques de la tension, du courant et des composants du circuit.

Les ordinateurs analogiques conviennent particulièrement pour résoudre les équations différentielles ordinaires, ils sont donc également appelés analyseurs différentiels analogiques. La plupart des processus dynamiques des systèmes physiques, y compris les systèmes hydrauliques, sont exprimés sous la forme mathématique des équations différentielles, de sorte que les ordinateurs analogiques sont très adaptés à la recherche de simulation des systèmes dynamiques.

Lorsque la méthode de simulation fonctionne, divers composants informatiques sont connectés en fonction du modèle mathématique du système et les calculs sont effectués en parallèle. Les tensions de sortie de chaque composant informatique représentent les variables correspondantes du système. Avantages de la relation. Cependant, l'objectif principal de cette méthode d'analyse est de fournir un modèle électronique qui peut être utilisé pour la recherche expérimentale, plutôt que d'obtenir une analyse précise des problèmes mathématiques, il a donc l'inconvénient mortel d'une faible précision de calcul; De plus, son circuit analogique est souvent complexe en structure, résistant à la capacité d'interférer avec le monde extérieur est extrêmement pauvre.

2.3 Méthode de recherche expérimentale
La méthode de recherche expérimentale est une méthode de recherche indispensable pour analyser les caractéristiques dynamiques du système hydraulique, en particulier lorsqu'il n'y a pas de méthode de recherche théorique pratique telle que la simulation numérique dans le passé, elle ne peut être analysée que par des méthodes expérimentales. Grâce à la recherche expérimentale, nous pouvons comprendre intuitivement et vraiment les caractéristiques dynamiques du système hydraulique et les changements de paramètres connexes, mais l'analyse du système hydraulique à travers des expériences présente les inconvénients d'une longue période et d'un coût élevé.

De plus, pour le système hydraulique complexe, même les ingénieurs expérimentés ne sont pas entièrement sûrs de sa modélisation mathématique précise, il est donc impossible de mener une analyse et des recherches correctes sur son processus dynamique. La précision du modèle construit peut être vérifiée efficacement grâce à la méthode de combinaison avec l'expérience, et des suggestions de révision peuvent être fournies pour établir le modèle correct; Dans le même temps, les résultats des deux peuvent être comparés par simulation et recherche expérimentale dans la même analyse de conditions, pour garantir que les erreurs de simulation et d'expériences se trouvent dans la plage contrôlable, afin que le cycle de recherche puisse être raccourci et que les avantages peuvent être améliorés sur la base de l'efficacité et de la qualité. Par conséquent, la méthode de recherche expérimentale d'aujourd'hui est souvent utilisée comme moyen nécessaire pour comparer et vérifier la simulation numérique ou d'autres résultats de recherche théorique de caractéristiques dynamiques importantes du système hydraulique.

2.4 Méthode de simulation numérique
Les progrès de la théorie du contrôle moderne et le développement de la technologie informatique ont apporté une nouvelle méthode pour l'étude des caractéristiques dynamiques du système hydraulique, c'est-à-dire la méthode de simulation numérique. Dans cette méthode, le modèle mathématique du processus du système hydraulique est établi en premier, et exprimé par l'équation d'état, puis la solution du domaine temporel de chaque variable principale du système dans le processus dynamique est obtenue sur l'ordinateur.

La méthode de simulation numérique convient à la fois pour les systèmes linéaires et les systèmes non linéaires. Il peut simuler les modifications des paramètres du système sous l'action de toute fonction d'entrée, puis obtenir une compréhension directe et complète du processus dynamique du système hydraulique. Les performances dynamiques du système hydraulique peuvent être prédites au premier stade, de sorte que les résultats de conception peuvent être comparés, vérifiés et améliorés dans le temps, ce qui peut garantir efficacement que le système hydraulique conçu a de bonnes performances de travail et une forte fiabilité. Par rapport à d'autres moyens et méthodes d'étude des performances dynamiques hydrauliques, la technologie de simulation numérique présente les avantages de la précision, de la fiabilité, de la forte adaptabilité, du cycle court et des économies économiques. Par conséquent, la méthode de simulation numérique a été largement utilisée dans le domaine de la recherche hydraulique sur les performances dynamiques.

3. Direction de développement des méthodes de recherche pour les caractéristiques dynamiques hydrauliques

Grâce à l'analyse théorique de la méthode de simulation numérique, combinée à la méthode de recherche pour comparer et vérifier les résultats expérimentaux, il est devenu la méthode grand public pour étudier les caractéristiques dynamiques hydrauliques. En outre, en raison de la supériorité de la technologie de simulation numérique, le développement de la recherche sur les caractéristiques dynamiques hydrauliques sera étroitement intégré au développement de la technologie de simulation numérique. Une étude approfondie de la théorie de la modélisation et des algorithmes connexes du système hydraulique, et le développement d'un logiciel de simulation du système hydraulique qui est facile à modéliser, de sorte que les techniciens hydrauliques peuvent consacrer plus d'énergie à la recherche sur le travail essentiel du système hydraulique est le développement du domaine de la recherche sur les caractéristiques dynamiques hydrauliques. L'une des directions.

De plus, compte tenu de la complexité de la composition des systèmes hydrauliques modernes, des problèmes mécaniques, électriques et même pneumatiques sont souvent impliqués dans l'étude de leurs caractéristiques dynamiques. On peut voir que l'analyse dynamique du système hydraulique est parfois une analyse complète de problèmes tels que l'hydraulique électromécanique. Par conséquent, le développement du logiciel de simulation hydraulique universel, combiné aux avantages respectifs des logiciels de simulation dans différents domaines de recherche, pour réaliser la simulation conjointe multidimensionnelle des systèmes hydrauliques est devenue la principale direction de développement de la méthode de recherche actuelle des caractéristiques dynamiques hydrauliques.

Avec l'amélioration des exigences de performance du système hydraulique moderne, le système hydraulique traditionnel pour compléter le cycle d'action prédéterminé de l'actionneur et répondre aux exigences de performance statiques du système ne peut plus répondre aux exigences, il est donc impératif d'étudier les caractéristiques dynamiques du système hydraulique.

Sur la base de l'expression de l'essence de la recherche sur les caractéristiques dynamiques du système hydraulique, cet article introduit en détail quatre méthodes principales d'étude des caractéristiques dynamiques du système hydraulique, y compris la méthode d'analyse de fonction, la méthode de simulation, la méthode de recherche expérimentale et la méthode de simulation numérique, et leurs avantages et désavantages. Il est souligné que le développement d'un logiciel de simulation de système hydraulique facile à modéliser et la simulation conjointe du logiciel de simulation multi-domaines est les principales directions de développement de la méthode de recherche des caractéristiques dynamiques hydrauliques à l'avenir.