Metode Penelitian Karakteristik Dinamis Sistem Hidrolik

Dengan pengembangan berkelanjutan dan kemajuan teknologi hidrolik, bidang aplikasinya menjadi semakin luas. Sistem hidrolik yang digunakan untuk menyelesaikan fungsi transmisi dan kontrol menjadi semakin kompleks, dan persyaratan yang lebih tinggi diajukan untuk fleksibilitas sistemnya dan berbagai kinerja. Semua ini telah membawa persyaratan yang lebih tepat dan lebih dalam untuk desain dan pembuatan sistem hidrolik modern. Jauh dari dapat memenuhi persyaratan di atas hanya dengan menggunakan sistem tradisional untuk menyelesaikan siklus tindakan yang telah ditentukan dari aktuator dan memenuhi persyaratan kinerja statis sistem.

Oleh karena itu, bagi para peneliti yang terlibat dalam desain sistem hidrolik modern, sangat perlu untuk mempelajari karakteristik dinamis sistem transmisi dan kontrol hidrolik, memahami dan menguasai karakteristik dinamis dan perubahan parameter dalam proses kerja sistem hidrolik, sehingga dapat meningkatkan dan menyempurnakan sistem hidrolik. .

1. Inti dari karakteristik dinamis dari sistem hidrolik

Karakteristik dinamis dari sistem hidrolik pada dasarnya adalah karakteristik yang ditunjukkan oleh sistem hidrolik selama proses kehilangan keadaan kesetimbangan aslinya dan mencapai keadaan keseimbangan baru. Selain itu, ada dua alasan utama untuk melanggar keadaan keseimbangan asli dari sistem hidrolik dan memicu proses dinamisnya: satu disebabkan oleh perubahan proses transmisi atau sistem kontrol; yang lain disebabkan oleh gangguan eksternal. Dalam proses dinamis ini, setiap variabel parameter dalam sistem hidrolik berubah seiring waktu, dan kinerja proses perubahan ini menentukan kualitas karakteristik dinamis sistem.

2. Metode Penelitian Karakteristik Dinamis Hidrolik

Metode utama untuk mempelajari karakteristik dinamis sistem hidrolik adalah metode analisis fungsi, metode simulasi, metode penelitian eksperimental dan metode simulasi digital.

2.1 Metode Analisis Fungsi
Analisis fungsi transfer adalah metode penelitian berdasarkan teori kontrol klasik. Menganalisis karakteristik dinamis sistem hidrolik dengan teori kontrol klasik biasanya terbatas pada sistem linier input tunggal dan output tunggal. Secara umum, model matematika sistem ini ditetapkan terlebih dahulu, dan bentuk tambahannya ditulis, dan kemudian transformasi Laplace dilakukan, sehingga fungsi transfer sistem diperoleh, dan kemudian fungsi transfer sistem dikonversi menjadi representasi diagram Bode yang mudah dianalisis secara intuitif. Akhirnya, karakteristik respons dianalisis melalui kurva frekuensi fase dan kurva frekuensi amplitudo dalam diagram Bode. Saat menghadapi masalah nonlinier, faktor -faktor nonliniernya sering diabaikan atau disederhanakan ke dalam sistem linier. Faktanya, sistem hidrolik sering memiliki faktor nonlinier yang kompleks, sehingga ada kesalahan analisis besar dalam menganalisis karakteristik dinamis sistem hidrolik dengan metode ini. Selain itu, metode analisis fungsi transfer memperlakukan objek penelitian sebagai kotak hitam, hanya berfokus pada input dan output sistem, dan tidak membahas keadaan internal objek penelitian.

Metode analisis ruang keadaan adalah untuk menulis model matematika dari proses dinamis sistem hidrolik yang diteliti sebagai persamaan keadaan, yang merupakan sistem persamaan diferensial orde pertama, yang mewakili turunan tingkat pertama dari setiap variabel keadaan dalam sistem hidrolik. Fungsi beberapa variabel keadaan dan variabel input lainnya; Hubungan fungsional ini bisa linier atau nonlinier. Untuk menulis model matematika dari proses dinamis sistem hidrolik dalam bentuk persamaan keadaan, metode yang umum digunakan adalah dengan menggunakan fungsi transfer untuk memperoleh persamaan fungsi keadaan, atau menggunakan persamaan diferensial orde tinggi untuk memperoleh persamaan keadaan, dan diagram obligasi daya juga dapat digunakan untuk mencantumkan persamaan keadaan. Metode analisis ini memperhatikan perubahan internal sistem yang diteliti, dan dapat menangani masalah multi-input dan multi-output, yang sangat meningkatkan kekurangan metode analisis fungsi transfer.

Metode analisis fungsi termasuk metode analisis fungsi transfer dan metode analisis ruang keadaan adalah dasar matematika bagi orang untuk memahami dan menganalisis karakteristik dinamis internal dari sistem hidrolik. Metode fungsi deskripsi digunakan untuk analisis, sehingga kesalahan analisis pasti terjadi, dan sering digunakan dalam analisis sistem sederhana.

2.2 Metode Simulasi
Di era ketika teknologi komputer belum populer, menggunakan komputer analog atau sirkuit analog untuk mensimulasikan dan menganalisis karakteristik dinamis sistem hidrolik juga merupakan metode penelitian yang praktis dan efektif. Komputer analog lahir sebelum komputer digital, dan prinsipnya adalah mempelajari karakteristik sistem analog berdasarkan kesamaan dalam deskripsi matematika dari perubahan hukum dari jumlah fisik yang berbeda. Variabel internalnya adalah variabel tegangan yang terus berubah, dan pengoperasian variabel didasarkan pada hubungan operasi yang sama dari karakteristik listrik dari tegangan, arus, dan komponen dalam sirkuit.

Komputer analog sangat cocok untuk menyelesaikan persamaan diferensial biasa, sehingga mereka juga disebut analisis diferensial analog. Sebagian besar proses dinamis sistem fisik termasuk sistem hidrolik diekspresikan dalam bentuk matematika persamaan diferensial, sehingga komputer analog sangat cocok untuk penelitian simulasi sistem dinamis.

Ketika metode simulasi berfungsi, berbagai komponen komputasi dihubungkan sesuai dengan model matematika sistem, dan perhitungan dilakukan secara paralel. Tegangan output dari setiap komponen komputasi mewakili variabel yang sesuai dalam sistem. Keunggulan hubungan. Namun, tujuan utama dari metode analisis ini adalah untuk menyediakan model elektronik yang dapat digunakan untuk penelitian eksperimental, daripada mendapatkan analisis yang akurat tentang masalah matematika, sehingga memiliki kelemahan fatal dari akurasi perhitungan rendah; Selain itu, sirkuit analognya seringkali kompleks dalam struktur, tahan terhadap kemampuan untuk mengganggu dunia luar sangat buruk.

2.3 Metode Penelitian Eksperimental
Metode penelitian eksperimental adalah metode penelitian yang sangat diperlukan untuk menganalisis karakteristik dinamis dari sistem hidrolik, terutama ketika tidak ada metode penelitian teoritis praktis seperti simulasi digital di masa lalu, ia hanya dapat dianalisis dengan metode eksperimental. Melalui penelitian eksperimental, kita dapat secara intuitif dan benar -benar memahami karakteristik dinamis dari sistem hidrolik dan perubahan parameter terkait, tetapi analisis sistem hidrolik melalui percobaan memiliki kelemahan periode panjang dan biaya tinggi.

Selain itu, untuk sistem hidrolik yang kompleks, bahkan insinyur berpengalaman tidak sepenuhnya yakin dengan pemodelan matematika yang akurat, sehingga tidak mungkin untuk melakukan analisis dan penelitian yang benar tentang proses dinamisnya. Keakuratan model yang dibangun dapat diverifikasi secara efektif melalui metode penggabungan dengan percobaan, dan saran untuk revisi dapat disediakan untuk menetapkan model yang benar; Pada saat yang sama, hasil keduanya dapat dibandingkan dengan simulasi dan penelitian eksperimental dalam analisis kondisi yang sama, untuk memastikan bahwa kesalahan simulasi dan eksperimen berada dalam kisaran yang dapat dikendalikan, sehingga siklus penelitian dapat diperpendek dan manfaatnya dapat ditingkatkan berdasarkan memastikan efisiensi dan kualitas. Oleh karena itu, metode penelitian eksperimental saat ini sering digunakan sebagai cara yang diperlukan untuk membandingkan dan memverifikasi simulasi numerik atau hasil penelitian teoritis lainnya dari karakteristik dinamis sistem hidrolik yang penting.

2.4 Metode Simulasi Digital
Kemajuan teori kontrol modern dan pengembangan teknologi komputer telah membawa metode baru untuk studi karakteristik dinamis sistem hidrolik, yaitu, metode simulasi digital. Dalam metode ini, model matematika dari proses sistem hidrolik ditetapkan terlebih dahulu, dan diekspresikan oleh persamaan keadaan, dan kemudian solusi domain waktu dari setiap variabel utama sistem dalam proses dinamis diperoleh pada komputer.

Metode simulasi digital cocok untuk sistem linier dan sistem nonlinier. Ini dapat mensimulasikan perubahan parameter sistem di bawah aksi fungsi input apa pun, dan kemudian mendapatkan pemahaman langsung dan komprehensif tentang proses dinamis sistem hidrolik. Kinerja dinamis dari sistem hidrolik dapat diprediksi pada tahap pertama, sehingga hasil desain dapat dibandingkan, diverifikasi dan ditingkatkan dalam waktu, yang secara efektif dapat memastikan bahwa sistem hidrolik yang dirancang memiliki kinerja kerja yang baik dan keandalan yang tinggi. Dibandingkan dengan cara lain dan metode mempelajari kinerja dinamis hidrolik, teknologi simulasi digital memiliki keunggulan akurasi, keandalan, kemampuan beradaptasi yang kuat, siklus pendek dan penghematan ekonomis. Oleh karena itu, metode simulasi digital telah banyak digunakan di bidang penelitian kinerja dinamis hidrolik.

3. Arah Pengembangan Metode Penelitian untuk Karakteristik Dinamis Hidrolik

Melalui analisis teoritis dari metode simulasi digital, dikombinasikan dengan metode penelitian untuk membandingkan dan memverifikasi hasil eksperimen, telah menjadi metode utama untuk mempelajari karakteristik dinamis hidrolik. Selain itu, karena keunggulan teknologi simulasi digital, pengembangan penelitian tentang karakteristik dinamis hidrolik akan terintegrasi erat dengan pengembangan teknologi simulasi digital. Studi mendalam tentang teori pemodelan dan algoritma terkait dari sistem hidrolik, dan pengembangan perangkat lunak simulasi sistem hidrolik yang mudah dimodelkan, sehingga teknisi hidrolik dapat mencurahkan lebih banyak energi untuk penelitian karya penting dari sistem hidrolik adalah pengembangan bidang penelitian karakteristik dinamis hidrolik. salah satu arah.

Selain itu, mengingat kompleksitas komposisi sistem hidrolik modern, masalah mekanik, listrik dan bahkan pneumatik sering terlibat dalam studi karakteristik dinamisnya. Dapat dilihat bahwa analisis dinamis sistem hidrolik kadang -kadang merupakan analisis komprehensif masalah seperti hidrolika elektromekanis. Oleh karena itu, pengembangan perangkat lunak simulasi hidrolik universal, dikombinasikan dengan masing-masing keunggulan perangkat lunak simulasi di bidang penelitian yang berbeda, untuk mencapai simulasi bersama multi-dimensi dari sistem hidrolik telah menjadi arah pengembangan utama dari metode penelitian karakteristik dinamis hidrolik saat ini.

Dengan peningkatan persyaratan kinerja sistem hidrolik modern, sistem hidrolik tradisional untuk menyelesaikan siklus aksi aktuator yang telah ditentukan dan memenuhi persyaratan kinerja statis dari sistem tidak dapat lagi memenuhi persyaratan, sehingga sangat penting untuk mempelajari karakteristik dinamis dari sistem hidrolik.

Atas dasar menguraikan esensi dari penelitian tentang karakteristik dinamis dari sistem hidrolik, makalah ini memperkenalkan secara rinci empat metode utama untuk mempelajari karakteristik dinamis dari sistem hidrolik, termasuk metode analisis fungsi, metode simulasi, metode penelitian eksperimental dan metode simulasi digital, dan kelebihan serta kerugiannya. Tunjukkan bahwa pengembangan perangkat lunak simulasi sistem hidrolik yang mudah dimodelkan dan simulasi bersama perangkat lunak simulasi multi-domain adalah arah pengembangan utama dari metode penelitian karakteristik dinamis hidrolik di masa depan.