روش تحقیق خصوصیات دینامیکی سیستم هیدرولیک

با توسعه و پیشرفت مداوم فناوری هیدرولیک، زمینه های کاربردی آن روز به روز گسترده تر می شود. سیستم هیدرولیک مورد استفاده برای تکمیل عملکردهای انتقال و کنترل روز به روز پیچیده تر می شود و الزامات بالاتری برای انعطاف پذیری سیستم و عملکردهای مختلف آن مطرح می شود. همه اینها الزامات دقیق تر و عمیق تری را برای طراحی و ساخت سیستم های هیدرولیک مدرن به ارمغان آورده است. تنها با استفاده از سیستم سنتی برای تکمیل چرخه عمل از پیش تعیین شده محرک و برآورده کردن الزامات عملکرد ایستا سیستم، نمی توان شرایط فوق را برآورده کرد.

بنابراین، برای محققانی که در طراحی سیستم‌های هیدرولیک مدرن فعالیت می‌کنند، مطالعه ویژگی‌های دینامیکی سیستم‌های انتقال و کنترل هیدرولیک، درک و تسلط بر ویژگی‌های دینامیکی و تغییرات پارامتر در فرآیند کار سیستم هیدرولیک بسیار ضروری است تا سیستم هیدرولیک را بیشتر بهبود و کامل می کند. .

1. ماهیت ویژگی های دینامیکی سیستم هیدرولیک

ویژگی های دینامیکی سیستم هیدرولیک اساساً ویژگی هایی است که سیستم هیدرولیک در طی فرآیند از دست دادن حالت تعادل اولیه خود و رسیدن به حالت تعادل جدید از خود نشان می دهد. علاوه بر این، دو دلیل اصلی برای شکستن حالت تعادل اولیه سیستم هیدرولیک و شروع فرآیند دینامیکی آن وجود دارد: یکی ناشی از تغییر فرآیند سیستم انتقال یا کنترل است. دیگری ناشی از تداخل خارجی است. در این فرآیند دینامیکی، هر متغیر پارامتر در سیستم هیدرولیک با گذشت زمان تغییر می‌کند و عملکرد این فرآیند تغییر، کیفیت ویژگی‌های دینامیکی سیستم را تعیین می‌کند.

2. روش تحقیق مشخصات دینامیکی هیدرولیک

روش‌های اصلی برای بررسی ویژگی‌های دینامیکی سیستم‌های هیدرولیک، روش تحلیل تابع، روش شبیه‌سازی، روش تحقیق تجربی و روش شبیه‌سازی دیجیتال است.

2.1 روش تحلیل تابع
تحلیل تابع انتقال یک روش تحقیق بر اساس تئوری کنترل کلاسیک است. تجزیه و تحلیل ویژگی های دینامیکی سیستم های هیدرولیک با تئوری کنترل کلاسیک معمولاً به سیستم های خطی تک ورودی و تک خروجی محدود می شود. به طور کلی ابتدا مدل ریاضی سیستم ایجاد می شود و شکل افزایشی آن نوشته می شود و سپس تبدیل لاپلاس انجام می شود تا تابع انتقال سیستم به دست آید و سپس تابع انتقال سیستم به Bode تبدیل شود. نمایش نموداری که به راحتی قابل تجزیه و تحلیل است. در نهایت، ویژگی های پاسخ از طریق منحنی فاز-فرکانس و منحنی دامنه-فرکانس در نمودار Bode تجزیه و تحلیل می شوند. هنگام مواجهه با مسائل غیرخطی، عوامل غیرخطی آن اغلب نادیده گرفته می شوند یا در یک سیستم خطی ساده می شوند. در واقع سیستم های هیدرولیک اغلب دارای فاکتورهای غیرخطی پیچیده ای هستند، بنابراین خطاهای تحلیل زیادی در تحلیل خصوصیات دینامیکی سیستم های هیدرولیک با این روش وجود دارد. علاوه بر این، روش تجزیه و تحلیل تابع انتقال، شی تحقیق را به عنوان یک جعبه سیاه در نظر می گیرد، فقط بر ورودی و خروجی سیستم تمرکز می کند و وضعیت داخلی شی تحقیق را مورد بحث قرار نمی دهد.

روش تحلیل فضای حالت، نوشتن مدل ریاضی فرآیند دینامیکی سیستم هیدرولیک مورد مطالعه به صورت معادله حالت است که یک سیستم معادلات دیفرانسیل مرتبه اول است که نشان دهنده مشتق مرتبه اول هر متغیر حالت در هیدرولیک است. سیستم تابعی از چندین متغیر حالت دیگر و متغیرهای ورودی. این رابطه تابعی می تواند خطی یا غیرخطی باشد. برای نوشتن یک مدل ریاضی از فرآیند دینامیکی یک سیستم هیدرولیک به شکل معادله حالت، روش رایج استفاده از تابع انتقال برای استخراج معادله تابع حالت یا استفاده از معادله دیفرانسیل مرتبه بالاتر برای استخراج معادله حالت، و نمودار پیوند قدرت نیز می تواند برای فهرست کردن معادله حالت استفاده شود. این روش تحلیلی به تغییرات درونی سیستم مورد تحقیق توجه دارد و می تواند با مشکلات چند ورودی و چند خروجی مقابله کند که کاستی های روش تحلیل تابع انتقال را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

روش تجزیه و تحلیل تابع شامل روش تجزیه و تحلیل تابع انتقال و روش تحلیل فضای حالت مبنای ریاضی برای درک و تجزیه و تحلیل خصوصیات دینامیکی داخلی سیستم هیدرولیک است. روش تابع توصیف برای تجزیه و تحلیل استفاده می شود، بنابراین اشتباهات تجزیه و تحلیل ناگزیر رخ می دهد و اغلب در تجزیه و تحلیل سیستم های ساده استفاده می شود.

2.2 روش شبیه سازی
در دورانی که فناوری کامپیوتر هنوز رواج پیدا نکرده بود، استفاده از کامپیوترهای آنالوگ یا مدارهای آنالوگ برای شبیه سازی و تحلیل خصوصیات دینامیکی سیستم های هیدرولیک نیز یک روش تحقیقاتی کاربردی و موثر بود. كامپيوتر آنالوگ قبل از كامپيوتر ديجيتال متولد شد و اصل آن مطالعه ويژگيهاي سيستم آنالوگ بر اساس تشابه در توصيف رياضي قوانين در حال تغيير كميتهاي فيزيكي مختلف است. متغیر داخلی آن یک متغیر ولتاژ دائماً در حال تغییر است و عملکرد متغیر بر اساس رابطه عملکرد مشابه خصوصیات الکتریکی ولتاژ، جریان و اجزای مدار است.

کامپیوترهای آنالوگ مخصوصاً برای حل معادلات دیفرانسیل معمولی مناسب هستند، بنابراین به آنها آنالیزگر دیفرانسیل آنالوگ نیز می گویند. بیشتر فرآیندهای دینامیکی سیستم‌های فیزیکی از جمله سیستم‌های هیدرولیک به شکل ریاضی معادلات دیفرانسیل بیان می‌شوند، بنابراین رایانه‌های آنالوگ برای تحقیقات شبیه‌سازی سیستم‌های دینامیکی بسیار مناسب هستند.

هنگامی که روش شبیه سازی کار می کند، اجزای مختلف محاسباتی با توجه به مدل ریاضی سیستم به هم متصل می شوند و محاسبات به صورت موازی انجام می شود. ولتاژهای خروجی هر جزء محاسباتی نشان دهنده متغیرهای مربوطه در سیستم است. مزایای رابطه با این حال، هدف اصلی از این روش تجزیه و تحلیل، ارائه یک مدل الکترونیکی است که می تواند برای تحقیقات تجربی استفاده شود، نه به دست آوردن تجزیه و تحلیل دقیق از مسائل ریاضی، بنابراین این عیب کشنده دقت محاسبات کم است. علاوه بر این، مدار آنالوگ آن اغلب از نظر ساختار پیچیده، مقاوم در برابر توانایی تداخل با دنیای خارج بسیار ضعیف است.

2.3 روش تحقیق تجربی
روش تحقیق تجربی یک روش تحقیق ضروری برای تجزیه و تحلیل خصوصیات دینامیکی سیستم هیدرولیک است، به ویژه زمانی که روش تحقیق نظری عملی مانند شبیه‌سازی دیجیتال در گذشته وجود نداشته باشد، تنها با روش‌های تجربی قابل تحلیل است. از طریق تحقیقات تجربی می توان به طور شهودی و واقعی به ویژگی های دینامیکی سیستم هیدرولیک و تغییرات پارامترهای مربوطه پی برد، اما تجزیه و تحلیل سیستم هیدرولیک از طریق آزمایشات دارای معایب طولانی مدت و هزینه بالا است.

علاوه بر این، برای سیستم پیچیده هیدرولیک، حتی مهندسان با تجربه از مدل سازی دقیق ریاضی آن اطمینان کامل ندارند، بنابراین انجام تجزیه و تحلیل و تحقیق صحیح در مورد فرآیند دینامیکی آن غیرممکن است. دقت مدل ساخته شده را می توان به طور موثر از طریق روش ترکیب با آزمایش تأیید کرد و پیشنهاداتی برای تجدید نظر برای ایجاد مدل صحیح ارائه کرد. در عین حال، نتایج این دو را می توان با شبیه سازی و تحقیقات تجربی در شرایط یکسان مقایسه کرد، تا اطمینان حاصل شود که خطاهای شبیه سازی و آزمایش ها در محدوده قابل کنترل هستند، به طوری که چرخه تحقیق کوتاه شود و فواید حاصل شود. را می توان بر اساس اطمینان از کارایی و کیفیت بهبود بخشید. بنابراین، روش تحقیق تجربی امروزی اغلب به عنوان ابزاری ضروری برای مقایسه و تأیید نتایج شبیه‌سازی عددی یا سایر نتایج تحقیقات نظری ویژگی‌های دینامیکی سیستم هیدرولیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2.4 روش شبیه سازی دیجیتال
پیشرفت تئوری کنترل مدرن و توسعه فناوری کامپیوتری روش جدیدی را برای مطالعه خصوصیات دینامیکی سیستم هیدرولیک به ارمغان آورده است، یعنی روش شبیه سازی دیجیتال. در این روش ابتدا مدل ریاضی فرآیند سیستم هیدرولیک برقرار شده و با معادله حالت بیان می شود و سپس حل حوزه زمان هر یک از متغیرهای اصلی سیستم در فرآیند دینامیکی بر روی کامپیوتر بدست می آید.

روش شبیه‌سازی دیجیتال هم برای سیستم‌های خطی و هم برای سیستم‌های غیرخطی مناسب است. می تواند تغییرات پارامترهای سیستم را تحت عمل هر تابع ورودی شبیه سازی کند و سپس درک مستقیم و جامعی از فرآیند دینامیکی سیستم هیدرولیک به دست آورد. عملکرد دینامیکی سیستم هیدرولیک را می توان در مرحله اول پیش بینی کرد، به طوری که نتایج طراحی را می توان در زمان مقایسه، تأیید و بهبود بخشید، که می تواند به طور موثر اطمینان حاصل کند که سیستم هیدرولیک طراحی شده دارای عملکرد کاری خوب و قابلیت اطمینان بالا است. در مقایسه با سایر ابزارها و روش‌های مطالعه عملکرد دینامیکی هیدرولیک، فناوری شبیه‌سازی دیجیتال دارای مزایای دقت، قابلیت اطمینان، سازگاری قوی، چرخه کوتاه و صرفه‌جویی اقتصادی است. بنابراین، روش شبیه سازی دیجیتال به طور گسترده ای در زمینه تحقیقات عملکرد دینامیکی هیدرولیک استفاده شده است.

3. جهت توسعه روش های تحقیق برای ویژگی های دینامیکی هیدرولیک

از طریق تحلیل نظری روش شبیه‌سازی دیجیتال، همراه با روش تحقیق مقایسه و تأیید نتایج تجربی، به روش اصلی برای مطالعه ویژگی‌های دینامیکی هیدرولیک تبدیل شده است. علاوه بر این، به دلیل برتری فناوری شبیه‌سازی دیجیتال، توسعه تحقیقات در مورد ویژگی‌های دینامیکی هیدرولیک با توسعه فناوری شبیه‌سازی دیجیتال از نزدیک ادغام خواهد شد. مطالعه عمیق تئوری مدل‌سازی و الگوریتم‌های مربوط به سیستم هیدرولیک و توسعه نرم‌افزار شبیه‌سازی سیستم هیدرولیک که به راحتی مدل‌سازی می‌شود، به طوری که تکنسین‌های هیدرولیک بتوانند انرژی بیشتری را به تحقیق در مورد کارهای ضروری سیستم هیدرولیک اختصاص دهند. توسعه زمینه تحقیقات خصوصیات دینامیکی هیدرولیک. یکی از جهت ها

علاوه بر این، با توجه به پیچیدگی ترکیب سیستم های هیدرولیک مدرن، مسائل مکانیکی، الکتریکی و حتی پنوماتیکی اغلب در مطالعه ویژگی های دینامیکی آنها دخالت دارند. مشاهده می شود که تحلیل دینامیکی سیستم هیدرولیک گاهی تحلیلی جامع از مسائلی مانند هیدرولیک الکترومکانیکی است. بنابراین، توسعه نرم‌افزار شبیه‌سازی هیدرولیک جهانی، همراه با مزایای مربوطه نرم‌افزار شبیه‌سازی در زمینه‌های مختلف تحقیقاتی، برای دستیابی به شبیه‌سازی مشترک چند بعدی سیستم‌های هیدرولیک، به جهت اصلی توسعه روش تحقیق ویژگی‌های دینامیکی هیدرولیک فعلی تبدیل شده است.

با بهبود الزامات عملکرد سیستم هیدرولیک مدرن، سیستم هیدرولیک سنتی برای تکمیل چرخه عمل از پیش تعیین شده محرک و برآوردن الزامات عملکرد استاتیکی سیستم دیگر نمی تواند الزامات را برآورده کند، بنابراین مطالعه ویژگی های دینامیکی ضروری است. سیستم هیدرولیک

این مقاله بر اساس تشریح ماهیت تحقیق در خصوص ویژگی‌های دینامیکی سیستم هیدرولیک، چهار روش اصلی مطالعه ویژگی‌های دینامیکی سیستم هیدرولیک شامل روش تحلیل تابع، روش شبیه‌سازی و تحقیق تجربی را معرفی می‌کند. روش و روش شبیه سازی دیجیتال و مزایا و معایب آنها. خاطرنشان می‌شود که توسعه نرم‌افزار شبیه‌سازی سیستم هیدرولیک با مدل‌سازی آسان و شبیه‌سازی مشترک نرم‌افزار شبیه‌سازی چند دامنه‌ای، مسیرهای اصلی توسعه روش تحقیق ویژگی‌های دینامیکی هیدرولیک در آینده است.