ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების კვლევის მეთოდი

ჰიდრავლიკური ტექნოლოგიის უწყვეტი განვითარებითა და პროგრესით, მისი განაცხადის სფეროები სულ უფრო და უფრო ვრცელი ხდება. გადაცემისა და კონტროლის ფუნქციების დასრულების ჰიდრავლიკური სისტემა უფრო და უფრო რთული ხდება, ხოლო უფრო მაღალი მოთხოვნები იქმნება მისი სისტემის მოქნილობისა და სხვადასხვა სპექტაკლებისთვის. ამ ყველაფერმა უფრო ზუსტი და ღრმა მოთხოვნები მოუტანა თანამედროვე ჰიდრავლიკური სისტემების დიზაინსა და წარმოებას. შორს არ არის ზემოხსენებული მოთხოვნების შესრულება მხოლოდ ტრადიციული სისტემის გამოყენებით, რომ დასრულდეს აქტივატორის წინასწარ განსაზღვრული მოქმედების ციკლი და დააკმაყოფილოს სისტემის სტატიკური შესრულების მოთხოვნები.

ამრიგად, თანამედროვე ჰიდრავლიკური სისტემების დიზაინში ჩართული მკვლევარებისთვის, ძალიან აუცილებელია ჰიდრავლიკური გადაცემისა და კონტროლის სისტემების დინამიური მახასიათებლების შესწავლა, ჰიდრავლიკური სისტემის სამუშაო პროცესში დინამიური მახასიათებლებისა და პარამეტრის ცვლილებების შესწავლა და დაეუფლონ ჰიდრავლიკური სისტემის სამუშაო პროცესში, ასე რომ, ჰიდრავლიკური სისტემის შემდგომი გაუმჯობესება და სრულყოფა. .

1. ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების არსი

ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლები არსებითად არის ის მახასიათებლები, რომლებიც ჰიდრავლიკური სისტემით გამოირჩევა ორიგინალური წონასწორობის მდგომარეობის დაკარგვის პროცესში და ახალ წონასწორობის მდგომარეობის მიღწევის პროცესში. გარდა ამისა, არსებობს ჰიდრავლიკური სისტემის ორიგინალური წონასწორობის მდგომარეობის დარღვევის ორი ძირითადი მიზეზი და მისი დინამიური პროცესის გამოწვევა: ერთი გამოწვეულია გადაცემის ან კონტროლის სისტემის პროცესის შეცვლით; სხვა გამოწვეულია გარე ჩარევით. ამ დინამიურ პროცესში, ჰიდრავლიკური სისტემის თითოეული პარამეტრის ცვლადი დროში იცვლება და ამ ცვლილების პროცესის შესრულება განსაზღვრავს სისტემის დინამიური მახასიათებლების ხარისხს.

2. ჰიდრავლიკური დინამიური მახასიათებლების კვლევის მეთოდი

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

2.1 ფუნქციის ანალიზის მეთოდი
გადაცემის ფუნქციის ანალიზი არის კვლევის მეთოდი, რომელიც ემყარება კლასიკური კონტროლის თეორიას. ჰიდრავლიკური სისტემების დინამიური მახასიათებლების ანალიზი კლასიკური კონტროლის თეორიით, როგორც წესი, შემოიფარგლება ერთჯერადი და ერთჯერადი გამომავალი ხაზოვანი სისტემებით. საერთოდ, სისტემის მათემატიკური მოდელი პირველ რიგში დადგენილია, ხოლო მისი დამატებითი ფორმა იწერება, შემდეგ კი ლაპლასის ტრანსფორმაცია ხორციელდება, ისე, რომ სისტემის გადაცემის ფუნქცია მიიღება, შემდეგ კი სისტემის გადაცემის ფუნქცია გარდაიქმნება ბოდის დიაგრამის წარმომადგენლობაში, რომელიც ადვილია ინტუიციურად ანალიზი. დაბოლოს, რეაგირების მახასიათებლები გაანალიზებულია ფაზის სიხშირის მრუდი და ამპლიტუდის-სიხშირის მრუდი ბოდის დიაგრამაში. არაწრფივი პრობლემების აღმოჩენისას, მისი არაწრფივი ფაქტორები ხშირად უგულებელყოფენ ან გამარტივებულნი არიან ხაზოვან სისტემაში. სინამდვილეში, ჰიდრავლიკურ სისტემებს ხშირად აქვთ რთული არაწრფივი ფაქტორები, ამიტომ ამ მეთოდით ჰიდრავლიკური სისტემების დინამიური მახასიათებლების ანალიზის დიდი შეცდომები არსებობს. გარდა ამისა, გადაცემის ფუნქციის ანალიზის მეთოდი განიხილავს კვლევის ობიექტს, როგორც შავ ყუთს, მხოლოდ ფოკუსირებულია სისტემის შეყვანაზე და გამომუშავებაზე და არ განიხილავს კვლევის ობიექტის შიდა მდგომარეობას.

სახელმწიფო სივრცის ანალიზის მეთოდია ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური პროცესის მათემატიკური მოდელის დაწერა, როგორც სახელმწიფო განტოლება, რომელიც წარმოადგენს პირველი რიგის დიფერენციალურ განტოლების სისტემას, რომელიც წარმოადგენს ჰიდრავლიკურ სისტემაში თითოეული სახელმწიფო ცვლადის პირველი რიგის წარმოებულს. რამდენიმე სხვა სახელმწიფო ცვლადის და შეყვანის ცვლადის ფუნქცია; ეს ფუნქციური ურთიერთობა შეიძლება იყოს ხაზოვანი ან არაწრფივი. ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური პროცესის მათემატიკური მოდელის დასაწერად სახელმწიფოს განტოლების ფორმით, ჩვეულებრივ გამოყენებული მეთოდია გადაცემის ფუნქციის გამოყენება სახელმწიფო ფუნქციის განტოლების მისაღებად, ან გამოიყენოს უფრო მაღალი დონის დიფერენციალური განტოლება, რომ მოხდეს სახელმწიფო განტოლება, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სახელმწიფო განტოლების ჩამოთვლა. ეს ანალიზის მეთოდი ყურადღებას ამახვილებს გამოკვლეული სისტემის შიდა ცვლილებებზე და შეუძლია გაუმკლავდეს მრავალ შეყვანის და მრავალ გამომავალი პრობლემების მოგვარებას, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს გადაცემის ფუნქციის ანალიზის მეთოდის ნაკლოვანებებს.

ფუნქციის ანალიზის მეთოდი, გადაცემის ფუნქციის ანალიზის მეთოდისა და სახელმწიფო სივრცის ანალიზის მეთოდის ჩათვლით, მათემატიკური საფუძველია, რომ ადამიანებმა გააცნობიერონ და გაანალიზონ ჰიდრავლიკური სისტემის შიდა დინამიური მახასიათებლები. აღწერილობის ფუნქციის მეთოდი გამოიყენება ანალიზისთვის, ამიტომ ანალიზის შეცდომები გარდაუვალია და იგი ხშირად გამოიყენება მარტივი სისტემების ანალიზში.

2.2 სიმულაციის მეთოდი
იმ ეპოქაში, როდესაც კომპიუტერული ტექნოლოგია ჯერ არ იყო პოპულარული, ანალოგური კომპიუტერების ან ანალოგური სქემების გამოყენება ჰიდრავლიკური სისტემების დინამიური მახასიათებლების სიმულაციისა და ანალიზისთვის, ასევე იყო პრაქტიკული და ეფექტური კვლევის მეთოდი. ანალოგური კომპიუტერი დაიბადა ციფრული კომპიუტერის წინაშე და მისი პრინციპია ანალოგური სისტემის მახასიათებლების შესწავლა სხვადასხვა ფიზიკური რაოდენობით ცვალებადი კანონების მათემატიკურ აღწერაში არსებული მსგავსების საფუძველზე. მისი შიდა ცვლადი არის მუდმივად ცვალებადი ძაბვის ცვლადი, ხოლო ცვლადის მოქმედება ემყარება წრეში ძაბვის, დენის და კომპონენტების ელექტრული მახასიათებლების ანალოგიურ მოქმედებას.

ანალოგური კომპიუტერები განსაკუთრებით შესაფერისია ჩვეულებრივი დიფერენციალური განტოლებების გადასაჭრელად, ამიტომ მათ ასევე უწოდებენ ანალოგურ დიფერენციალურ ანალიზატორებს. ფიზიკური სისტემების დინამიური პროცესების უმეტესობა ჰიდრავლიკური სისტემების ჩათვლით გამოიხატება დიფერენციალური განტოლების მათემატიკური ფორმით, ამიტომ ანალოგური კომპიუტერები ძალიან შესაფერისია დინამიური სისტემების სიმულაციური კვლევისთვის.

როდესაც სიმულაციის მეთოდი მუშაობს, სხვადასხვა კომპიუტერული კომპონენტი უკავშირდება სისტემის მათემატიკური მოდელის მიხედვით, ხოლო გამოთვლები ხორციელდება პარალელურად. თითოეული კომპიუტერული კომპონენტის გამომავალი ძაბვები წარმოადგენს სისტემაში შესაბამის ცვლადებს. ურთიერთობის უპირატესობები. ამასთან, ამ ანალიზის მეთოდის მთავარი მიზანია ელექტრონული მოდელის მიწოდება, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ექსპერიმენტული კვლევისთვის, ვიდრე მათემატიკური პრობლემების ზუსტი ანალიზის მოპოვება, ამიტომ მას აქვს ფატალური უარყოფითი მხარე გაანგარიშების დაბალი სიზუსტით; გარდა ამისა, მისი ანალოგური წრე ხშირად რთულია სტრუქტურაში, გამძლეა გარე სამყაროში ჩარევის უნარის მიმართ, ძალიან ცუდია.

2.3 ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი
ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი არის შეუცვლელი კვლევის მეთოდი ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების ანალიზისთვის, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც წარსულში არ არსებობს პრაქტიკული თეორიული კვლევის მეთოდი, როგორიცაა ციფრული სიმულაცია, მისი ანალიზი მხოლოდ ექსპერიმენტული მეთოდებით შეიძლება. ექსპერიმენტული კვლევების საშუალებით, ჩვენ შეგვიძლია ინტუიციურად და ნამდვილად გვესმოდეს ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლები და დაკავშირებული პარამეტრების ცვლილებები, მაგრამ ჰიდრავლიკური სისტემის ანალიზს ექსპერიმენტებით აქვს გრძელი პერიოდის უარყოფითი მხარეები და მაღალი ღირებულება.

გარდა ამისა, რთული ჰიდრავლიკური სისტემისთვის, გამოცდილი ინჟინრებიც კი არ არიან დარწმუნებული მისი ზუსტი მათემატიკური მოდელირებაში, ამიტომ შეუძლებელია მისი დინამიური პროცესის სწორი ანალიზისა და კვლევის ჩატარება. აშენებული მოდელის სიზუსტე ეფექტურად შეიძლება დადასტურდეს ექსპერიმენტთან შერწყმის მეთოდით, ხოლო გადასინჯვისთვის შემოთავაზებები შეიძლება უზრუნველყოს სწორი მოდელის დასადგენად; ამავდროულად, ორივეს შედეგები შეიძლება შევადაროთ სიმულაციურ და ექსპერიმენტული კვლევებით იმავე პირობების ანალიზით, რათა უზრუნველყოს, რომ სიმულაციისა და ექსპერიმენტების შეცდომები კონტროლირებად დიაპაზონშია, ისე, რომ კვლევის ციკლი შეიძლება შემცირდეს და სარგებელი შეიძლება გაუმჯობესდეს ეფექტურობისა და ხარისხის უზრუნველსაყოფად. ამრიგად, დღევანდელი ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი ხშირად გამოიყენება, როგორც აუცილებელი საშუალება, რათა შეადაროთ და გადაამოწმოთ მნიშვნელოვანი ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების რიცხვითი სიმულაცია ან სხვა თეორიული კვლევის შედეგები.

2.4 ციფრული სიმულაციის მეთოდი
თანამედროვე კონტროლის თეორიის პროგრესმა და კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარებამ ახალი მეთოდი მოუტანა ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების შესასწავლად, ანუ ციფრული სიმულაციის მეთოდით. ამ მეთოდით, პირველ რიგში, ჰიდრავლიკური სისტემის პროცესის მათემატიკური მოდელი დადგენილია და გამოხატულია სახელმწიფო განტოლებით, შემდეგ კი დინამიურ პროცესში სისტემის თითოეული ძირითადი ცვლადის დროის დომენის ხსნარი მიიღება კომპიუტერში.

ციფრული სიმულაციის მეთოდი შესაფერისია როგორც ხაზოვანი სისტემისთვის, ასევე არაწრფივი სისტემებისთვის. მას შეუძლია მოახდინოს სისტემის პარამეტრების ცვლილებების სიმულაცია ნებისმიერი შეყვანის ფუნქციის მოქმედებით, შემდეგ კი მიიღოს ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური პროცესის პირდაპირი და ყოვლისმომცველი გაგება. ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური შესრულება შეიძლება პროგნოზირდეს პირველ ეტაპზე, ასე რომ, დიზაინის შედეგების შედარება, დროულად გადამოწმება და გაუმჯობესება, რამაც ეფექტურად უზრუნველყოს, რომ შემუშავებულ ჰიდრავლიკურ სისტემას აქვს კარგი სამუშაო შესრულება და მაღალი საიმედოობა. ჰიდრავლიკური დინამიური შესრულების შესწავლის სხვა საშუალებებთან და მეთოდებთან შედარებით, ციფრული სიმულაციის ტექნოლოგიას აქვს სიზუსტის, საიმედოობის, ძლიერი ადაპტირების, მოკლე ციკლისა და ეკონომიური დანაზოგის უპირატესობა. ამრიგად, ციფრული სიმულაციის მეთოდი ფართოდ იქნა გამოყენებული ჰიდრავლიკური დინამიური შესრულების კვლევის სფეროში.

3. ჰიდრავლიკური დინამიური მახასიათებლების კვლევის მეთოდების განვითარების მიმართულება

ციფრული სიმულაციის მეთოდის თეორიული ანალიზით, ექსპერიმენტული შედეგების შედარების და გადამოწმების კვლევის მეთოდთან ერთად, იგი გახდა ჰიდრავლიკური დინამიური მახასიათებლების შესწავლის მთავარი მეთოდი. გარდა ამისა, ციფრული სიმულაციური ტექნოლოგიის უპირატესობის გამო, ჰიდრავლიკური დინამიური მახასიათებლების შესახებ კვლევის შემუშავება მჭიდროდ იქნება ინტეგრირებული ციფრული სიმულაციური ტექნოლოგიის შემუშავებასთან. ჰიდრავლიკური სისტემის მოდელირების თეორიისა და მასთან დაკავშირებული ალგორითმების სიღრმისეული შესწავლა და ჰიდრავლიკური სისტემის სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავება, რომელიც მარტივია მოდელის მოდელირება, ისე, რომ ჰიდრავლიკურ ტექნიკოსებს შეუძლიათ უფრო მეტი ენერგია დაუთმონ ჰიდრავლიკური სისტემის არსებითი მუშაობის კვლევას ჰიდრავლიკური დინამიური ხასიათის კვლევის სფეროში. ერთ -ერთი მიმართულება.

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

თანამედროვე ჰიდრავლიკური სისტემის შესრულების მოთხოვნების გაუმჯობესებით, ტრადიციული ჰიდრავლიკური სისტემა, რომ დასრულდეს აქტივატორის წინასწარ განსაზღვრული მოქმედების ციკლი და დააკმაყოფილოს სისტემის სტატიკური შესრულების მოთხოვნები, აღარ შეიძლება დააკმაყოფილოს მოთხოვნები, ამიტომ აუცილებელია ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების შესწავლა.

ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების შესახებ კვლევის არსის შესახებ, ამ ნაშრომში დეტალურადაა წარმოდგენილი ჰიდრავლიკური სისტემის დინამიური მახასიათებლების შესწავლის ოთხი ძირითადი მეთოდი, მათ შორის ფუნქციის ანალიზის მეთოდი, სიმულაციის მეთოდი, ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდი და ციფრული სიმულაციის მეთოდი და მათი უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები. აღინიშნება, რომ ჰიდრავლიკური სისტემის სიმულაციის პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავება, რომელიც მარტივია მოდელისთვის და მრავალ დომენის სიმულაციური პროგრამის ერთობლივი სიმულაცია წარმოადგენს მომავალში ჰიდრავლიკური დინამიური მახასიათებლების კვლევის მეთოდის ძირითადი განვითარების მიმართულებებს.