ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების კვლევის მეთოდი

ჰიდრავლიკური ტექნოლოგიის უწყვეტი განვითარებისა და პროგრესის გამო, მისი გამოყენების სფერო სულ უფრო ფართოვდება. ჰიდრავლიკური სისტემა, რომელიც გამოიყენება გადაცემის და კონტროლის ფუნქციების შესასრულებლად, სულ უფრო და უფრო რთული ხდება და უფრო მაღალი მოთხოვნები დგება მისი სისტემის მოქნილობისა და სხვადასხვა შესრულებისთვის. ამ ყველაფერმა შემოიტანა უფრო ზუსტი და ღრმა მოთხოვნები თანამედროვე ჰიდრავლიკური სისტემების დიზაინსა და წარმოებაში. შორს არის ზემოაღნიშნული მოთხოვნების დაკმაყოფილება მხოლოდ ტრადიციული სისტემის გამოყენებით, რათა დაასრულოს აქტივატორის წინასწარ განსაზღვრული მოქმედების ციკლი და დააკმაყოფილოს სისტემის სტატიკური შესრულების მოთხოვნები.

ამიტომ, თანამედროვე ჰიდრავლიკური სისტემების დიზაინში ჩართული მკვლევრებისთვის ძალზედ აუცილებელია ჰიდრავლიკური გადაცემის და კონტროლის სისტემების დინამიური მახასიათებლების შესწავლა, ჰიდრავლიკური სისტემის მუშაობის პროცესში დინამიური მახასიათებლებისა და პარამეტრების ცვლილებების გაგება და დაუფლება, რათა ჰიდრავლიკური სისტემის შემდგომი გაუმჯობესება და სრულყოფა. .

1. ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების არსი

ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლები არსებითად არის ის მახასიათებლები, რომლებსაც ჰიდრავლიკური სისტემა ავლენს თავდაპირველი წონასწორობის მდგომარეობის დაკარგვისა და ახალ წონასწორობის მდგომარეობის მიღწევის პროცესში. გარდა ამისა, არსებობს ჰიდრავლიკური სისტემის საწყისი წონასწორობის მდგომარეობის დარღვევისა და მისი დინამიური პროცესის გააქტიურების ორი ძირითადი მიზეზი: ერთი გამოწვეულია გადაცემის ან კონტროლის სისტემის პროცესის ცვლილებით; მეორე გამოწვეულია გარე ჩარევით. ამ დინამიურ პროცესში ჰიდრავლიკურ სისტემაში თითოეული პარამეტრის ცვლადი იცვლება დროთა განმავლობაში და ამ ცვლილების პროცესის შესრულება განსაზღვრავს სისტემის დინამიური მახასიათებლების ხარისხს.

2. ჰიდრავლიკური დინამიკური მახასიათებლების კვლევის მეთოდი

ჰიდრავლიკური სისტემების დინამიური მახასიათებლების შესწავლის ძირითადი მეთოდებია ფუნქციის ანალიზის მეთოდი, სიმულაციური მეთოდი, ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი და ციფრული სიმულაციის მეთოდი.

2.1 ფუნქციის ანალიზის მეთოდი
გადაცემის ფუნქციის ანალიზი არის კვლევის მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია კლასიკურ კონტროლის თეორიაზე. ჰიდრავლიკური სისტემების დინამიკური მახასიათებლების ანალიზი კლასიკური კონტროლის თეორიით, ჩვეულებრივ შემოიფარგლება მხოლოდ ერთშემავალი და ერთი გამომავალი ხაზოვანი სისტემებით. საერთოდ, ჯერ დგინდება სისტემის მათემატიკური მოდელი და იწერება მისი ინკრემენტული ფორმა და შემდეგ ხდება ლაპლასის ტრანსფორმაცია, რომ მიიღება სისტემის გადაცემის ფუნქცია, შემდეგ კი სისტემის გადაცემის ფუნქცია გარდაიქმნება ბოდეში. დიაგრამის წარმოდგენა, რომელიც მარტივია ინტუიციურად გაანალიზებული. საბოლოოდ, რეაგირების მახასიათებლები გაანალიზებულია ბოდეს დიაგრამაში ფაზა-სიხშირის მრუდისა და ამპლიტუდა-სიხშირის მრუდის მეშვეობით. არაწრფივი პრობლემების შეხვედრისას, მისი არაწრფივი ფაქტორები ხშირად იგნორირებულია ან გამარტივებულია ხაზოვან სისტემაში. სინამდვილეში, ჰიდრავლიკურ სისტემებს ხშირად აქვთ რთული არაწრფივი ფაქტორები, ამიტომ არის დიდი ანალიზის შეცდომები ამ მეთოდით ჰიდრავლიკური სისტემების დინამიური მახასიათებლების ანალიზისას. გარდა ამისა, გადაცემის ფუნქციის ანალიზის მეთოდი კვლევის ობიექტს განიხილავს, როგორც შავ ყუთს, ფოკუსირებულია მხოლოდ სისტემის შეყვანასა და გამომავალზე და არ განიხილავს კვლევის ობიექტის შიდა მდგომარეობას.

მდგომარეობის სივრცის ანალიზის მეთოდია შესწავლილი ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური პროცესის მათემატიკური მოდელის დაწერა მდგომარეობის განტოლების სახით, რომელიც არის პირველი რიგის დიფერენციალური განტოლების სისტემა, რომელიც წარმოადგენს ჰიდრავლიკურში თითოეული მდგომარეობის ცვლადის პირველი რიგის წარმოებულს. სისტემა. რამდენიმე სხვა მდგომარეობის ცვლადის და შეყვანის ცვლადის ფუნქცია; ეს ფუნქციური ურთიერთობა შეიძლება იყოს წრფივი ან არაწრფივი. ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური პროცესის მათემატიკური მოდელის დასაწერად მდგომარეობის განტოლების სახით, ყველაზე ხშირად გამოყენებული მეთოდია გადაცემის ფუნქციის გამოყენება მდგომარეობის ფუნქციის განტოლების გამოსატანად, ან უფრო მაღალი რიგის დიფერენციალური განტოლების გამოყენება. მდგომარეობის განტოლება და სიმძლავრის კავშირის დიაგრამა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მდგომარეობის განტოლების ჩამოსათვლელად. ანალიზის ეს მეთოდი ყურადღებას აქცევს გამოკვლეული სისტემის შიდა ცვლილებებს და შეუძლია გაუმკლავდეს მრავალ შეყვანის და მრავალგამომავალი პრობლემების მოგვარებას, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს გადაცემის ფუნქციის ანალიზის მეთოდის ნაკლოვანებებს.

ფუნქციის ანალიზის მეთოდი, მათ შორის გადაცემის ფუნქციის ანალიზის მეთოდი და მდგომარეობის სივრცის ანალიზის მეთოდი, არის მათემატიკური საფუძველი ადამიანებისთვის, რომ გაიგონ და გააანალიზონ ჰიდრავლიკური სისტემის შიდა დინამიკური მახასიათებლები. აღწერის ფუნქციის მეთოდი გამოიყენება ანალიზისთვის, ამიტომ ანალიზის შეცდომები გარდაუვალია და ხშირად გამოიყენება მარტივი სისტემების ანალიზში.

2.2 სიმულაციის მეთოდი
იმ ეპოქაში, როდესაც კომპიუტერული ტექნოლოგია ჯერ კიდევ არ იყო პოპულარული, ანალოგური კომპიუტერების ან ანალოგური სქემების გამოყენება ჰიდრავლიკური სისტემების დინამიური მახასიათებლების სიმულაციისა და ანალიზისთვის ასევე იყო კვლევის პრაქტიკული და ეფექტური მეთოდი. ანალოგური კომპიუტერი ციფრულ კომპიუტერამდე დაიბადა და მისი პრინციპია ანალოგური სისტემის მახასიათებლების შესწავლა სხვადასხვა ფიზიკური სიდიდის ცვალებადი კანონების მათემატიკური აღწერილობის მსგავსების საფუძველზე. მისი შიდა ცვლადი არის მუდმივად ცვალებადი ძაბვის ცვლადი და ცვლადის მოქმედება ეფუძნება წრეში ძაბვის, დენის და კომპონენტების ელექტრული მახასიათებლების მსგავს ოპერაციულ ურთიერთობას.

ანალოგური კომპიუტერები განსაკუთრებით შესაფერისია ჩვეულებრივი დიფერენციალური განტოლებების ამოსახსნელად, ამიტომ მათ ასევე უწოდებენ ანალოგური დიფერენციალური ანალიზატორები. ფიზიკური სისტემების დინამიური პროცესების უმეტესობა, ჰიდრავლიკური სისტემების ჩათვლით, გამოხატულია დიფერენციალური განტოლებების მათემატიკური ფორმით, ამიტომ ანალოგური კომპიუტერები ძალიან შესაფერისია დინამიური სისტემების სიმულაციური კვლევისთვის.

როდესაც სიმულაციური მეთოდი მუშაობს, სისტემის მათემატიკური მოდელის მიხედვით უერთდება სხვადასხვა გამოთვლითი კომპონენტი და პარალელურად კეთდება გამოთვლები. თითოეული გამოთვლითი კომპონენტის გამომავალი ძაბვები წარმოადგენს სისტემაში შესაბამის ცვლადებს. ურთიერთობის უპირატესობები. თუმცა, ამ ანალიზის მეთოდის მთავარი მიზანია ელექტრონული მოდელის უზრუნველყოფა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ექსპერიმენტული კვლევისთვის, ვიდრე მათემატიკური ამოცანების ზუსტი ანალიზის მოპოვება, ამიტომ მას აქვს საბედისწერო მინუსი დაბალი გაანგარიშების სიზუსტით; გარდა ამისა, მისი ანალოგური წრე ხშირად რთული სტრუქტურაა, მდგრადია გარე სამყაროში ჩარევის უნარი უკიდურესად ცუდი.

2.3 ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი
ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი არის შეუცვლელი კვლევის მეთოდი ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების გასაანალიზებლად, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც წარსულში არ არსებობს პრაქტიკული თეორიული კვლევის მეთოდი, როგორიცაა ციფრული სიმულაცია, მისი გაანალიზება შესაძლებელია მხოლოდ ექსპერიმენტული მეთოდებით. ექსპერიმენტული კვლევის საშუალებით ჩვენ შეგვიძლია ინტუიციურად და ჭეშმარიტად გავიგოთ ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლები და მასთან დაკავშირებული პარამეტრების ცვლილებები, მაგრამ ჰიდრავლიკური სისტემის ანალიზს ექსპერიმენტების საშუალებით აქვს ხანგრძლივი პერიოდის და მაღალი ღირებულების ნაკლოვანებები.

გარდა ამისა, რთული ჰიდრავლიკური სისტემისთვის გამოცდილი ინჟინრებიც კი არ არიან ბოლომდე დარწმუნებული მის ზუსტ მათემატიკური მოდელირებაში, ამიტომ შეუძლებელია სწორი ანალიზისა და კვლევის ჩატარება მისი დინამიური პროცესის შესახებ. ჩაშენებული მოდელის სიზუსტე შეიძლება ეფექტურად დადასტურდეს ექსპერიმენტთან კომბინირების მეთოდით, ხოლო გადასინჯვის წინადადებები შეიძლება იყოს სწორი მოდელის დასადგენად; ამავდროულად, ამ ორის შედეგების შედარება შესაძლებელია სიმულაციური და ექსპერიმენტული კვლევით ერთსა და იმავე პირობებში ანალიზით, რათა დარწმუნდეს, რომ სიმულაციისა და ექსპერიმენტების შეცდომები კონტროლირებად დიაპაზონშია, ასე რომ კვლევის ციკლი შეიძლება შემცირდეს და სარგებელი მოიტანოს შეიძლება გაუმჯობესდეს ეფექტურობისა და ხარისხის უზრუნველყოფის საფუძველზე. ამიტომ, დღევანდელი ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი ხშირად გამოიყენება, როგორც აუცილებელი საშუალება ჰიდრავლიკური სისტემის მნიშვნელოვანი დინამიური მახასიათებლების რიცხვითი სიმულაციის ან სხვა თეორიული კვლევის შედეგების შესადარებლად და შესამოწმებლად.

2.4 ციფრული სიმულაციის მეთოდი
თანამედროვე კონტროლის თეორიის პროგრესმა და კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარებამ მოიტანა ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების შესწავლის ახალი მეთოდი, ანუ ციფრული სიმულაციის მეთოდი. ამ მეთოდით ჯერ დგინდება ჰიდრავლიკური სისტემის პროცესის მათემატიკური მოდელი და გამოიხატება მდგომარეობის განტოლებით, შემდეგ კი კომპიუტერზე მიიღება დინამიურ პროცესში სისტემის თითოეული ძირითადი ცვლადის დრო-დომენის ამოხსნა.

ციფრული სიმულაციის მეთოდი შესაფერისია როგორც ხაზოვანი, ასევე არაწრფივი სისტემებისთვის. მას შეუძლია მოახდინოს სისტემის პარამეტრების ცვლილებების სიმულაცია ნებისმიერი შეყვანის ფუნქციის მოქმედებით და შემდეგ მიიღოს პირდაპირი და ყოვლისმომცველი გაგება ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური პროცესის შესახებ. ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მუშაობის პროგნოზირება შესაძლებელია პირველ ეტაპზე, ასე რომ, დიზაინის შედეგების დროულად შედარება, შემოწმება და გაუმჯობესება შესაძლებელია, რაც ეფექტურად უზრუნველყოფს დაპროექტებულ ჰიდრავლიკურ სისტემას აქვს კარგი სამუშაო შესრულება და მაღალი საიმედოობა. ჰიდრავლიკური დინამიური მუშაობის შესწავლის სხვა საშუალებებთან და მეთოდებთან შედარებით, ციფრული სიმულაციის ტექნოლოგიას აქვს სიზუსტის, საიმედოობის, ძლიერი ადაპტაციის, მოკლე ციკლის და ეკონომიური დაზოგვის უპირატესობა. აქედან გამომდინარე, ციფრული სიმულაციის მეთოდი ფართოდ გამოიყენება ჰიდრავლიკური დინამიური შესრულების კვლევის სფეროში.

3. ჰიდრავლიკური დინამიკური მახასიათებლების კვლევის მეთოდების შემუშავების მიმართულება

ციფრული სიმულაციის მეთოდის თეორიული ანალიზით, ექსპერიმენტული შედეგების შედარებისა და გადამოწმების კვლევის მეთოდთან ერთად, იგი გახდა ჰიდრავლიკური დინამიკური მახასიათებლების შესწავლის ძირითადი მეთოდი. გარდა ამისა, ციფრული სიმულაციის ტექნოლოგიის უპირატესობის გამო, ჰიდრავლიკური დინამიური მახასიათებლების კვლევის განვითარება მჭიდროდ იქნება ინტეგრირებული ციფრული სიმულაციის ტექნოლოგიის განვითარებასთან. ჰიდრავლიკური სისტემის მოდელირების თეორიისა და მასთან დაკავშირებული ალგორითმების სიღრმისეული შესწავლა და ჰიდრავლიკური სისტემის სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავება, რომლის მოდელირებაც მარტივია, რათა ჰიდრავლიკური ტექნიკოსებმა მეტი ენერგია დაუთმონ ჰიდრავლიკური სისტემის არსებითი სამუშაოს კვლევას. ჰიდრავლიკური დინამიკური მახასიათებლების კვლევის სფეროს განვითარება. ერთ-ერთი მიმართულება.

გარდა ამისა, თანამედროვე ჰიდრავლიკური სისტემების შემადგენლობის სირთულის გათვალისწინებით, მათი დინამიური მახასიათებლების შესწავლაში ხშირად მონაწილეობს მექანიკური, ელექტრო და თუნდაც პნევმატური საკითხები. ჩანს, რომ ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური ანალიზი ზოგჯერ არის ისეთი პრობლემების ყოვლისმომცველი ანალიზი, როგორიცაა ელექტრომექანიკური ჰიდრავლიკა. ამრიგად, უნივერსალური ჰიდრავლიკური სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავება, სხვადასხვა კვლევის სფეროში სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის შესაბამის უპირატესობებთან ერთად, ჰიდრავლიკური სისტემების მრავალგანზომილებიანი ერთობლივი სიმულაციის მისაღწევად, გახდა ჰიდრავლიკური დინამიური მახასიათებლების კვლევის მეთოდის განვითარების ძირითადი მიმართულება.

თანამედროვე ჰიდრავლიკური სისტემის შესრულების მოთხოვნების გაუმჯობესებით, ტრადიციული ჰიდრავლიკური სისტემა, რათა დაასრულოს აქტივატორის წინასწარ განსაზღვრული მოქმედების ციკლი და დააკმაყოფილოს სისტემის სტატიკური შესრულების მოთხოვნები, ვეღარ აკმაყოფილებს მოთხოვნებს, ამიტომ აუცილებელია დინამიური მახასიათებლების შესწავლა. ჰიდრავლიკური სისტემა.

ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების კვლევის არსის ახსნის საფუძველზე, ამ ნაშრომში დეტალურად არის წარმოდგენილი ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების შესწავლის ოთხი ძირითადი მეთოდი, მათ შორის ფუნქციის ანალიზის მეთოდი, სიმულაციის მეთოდი, ექსპერიმენტული კვლევა. მეთოდი და ციფრული სიმულაციის მეთოდი და მათი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. აღნიშნულია, რომ ჰიდრავლიკური სისტემის სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავება, რომელიც მარტივი მოდელირებადია და მრავალდომენიანი სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის ერთობლივი სიმულაცია არის ჰიდრავლიკური დინამიკური მახასიათებლების კვლევის მეთოდის განვითარების ძირითადი მიმართულებები მომავალში.