Dengan perkembangan dan kemajuan teknologi hidrolik yang berkelanjutan, bidang penerapannya menjadi semakin luas. Sistem hidrolik yang digunakan untuk menyelesaikan fungsi transmisi dan kontrol menjadi semakin kompleks, dan persyaratan yang lebih tinggi diajukan untuk fleksibilitas sistem dan berbagai kinerjanya. Semua ini membawa persyaratan yang lebih tepat dan mendalam pada desain dan pembuatan sistem hidrolik modern. Hanya dengan menggunakan sistem tradisional untuk menyelesaikan siklus aksi aktuator yang telah ditentukan dan memenuhi persyaratan kinerja statis sistem, persyaratan di atas masih jauh dari dapat dipenuhi.
Oleh karena itu bagi para peneliti yang bergerak di bidang perancangan sistem hidrolik modern, sangat perlu mempelajari karakteristik dinamis sistem transmisi dan kendali hidrolik, memahami dan menguasai karakteristik dinamis dan perubahan parameter dalam proses kerja sistem hidrolik, sehingga mampu lebih meningkatkan dan menyempurnakan sistem hidrolik. .
1. Inti dari karakteristik dinamis sistem hidrolik
Ciri-ciri dinamis sistem hidrolik pada hakikatnya adalah ciri-ciri yang ditunjukkan oleh sistem hidrolik selama proses kehilangan keadaan setimbang semula dan mencapai keadaan setimbang baru. Selain itu, ada dua alasan utama yang menyebabkan rusaknya keadaan keseimbangan awal sistem hidrolik dan memicu proses dinamisnya: satu disebabkan oleh perubahan proses pada sistem transmisi atau kendali; yang lainnya disebabkan oleh campur tangan eksternal. Dalam proses dinamis ini, setiap variabel parameter dalam sistem hidrolik berubah terhadap waktu, dan kinerja proses perubahan ini menentukan kualitas karakteristik dinamis sistem.
2. Metode penelitian karakteristik dinamik 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 merupakan metode penelitian yang didasarkan pada teori kendali klasik. Menganalisis karakteristik dinamis sistem hidrolik dengan teori kontrol klasik biasanya terbatas pada sistem linier masukan tunggal dan keluaran tunggal. Umumnya model matematika sistem ditetapkan terlebih dahulu, kemudian dituliskan bentuk inkrementalnya, kemudian dilakukan transformasi Laplace, sehingga diperoleh fungsi alih sistem, kemudian fungsi alih sistem diubah menjadi Bode. representasi diagram yang mudah dianalisis secara intuitif. Terakhir, karakteristik respon dianalisis melalui kurva frekuensi fasa dan kurva frekuensi amplitudo pada diagram Bode. Ketika menghadapi permasalahan nonlinier, faktor nonliniernya sering kali diabaikan atau disederhanakan menjadi sistem linier. Faktanya, sistem hidrolik seringkali memiliki faktor nonlinier yang kompleks, sehingga terdapat kesalahan analisis yang besar dalam menganalisis karakteristik dinamis sistem hidrolik dengan metode ini. Selain itu, metode analisis fungsi transfer memperlakukan objek penelitian sebagai black box, hanya berfokus pada input dan output sistem, dan tidak membahas keadaan internal objek penelitian.
Metode analisis ruang keadaan adalah dengan menuliskan model matematis proses dinamik sistem hidrolik yang diteliti sebagai persamaan keadaan, yaitu sistem persamaan diferensial orde pertama, yang merepresentasikan turunan orde pertama dari setiap variabel keadaan pada sistem hidrolik. sistem. Fungsi dari beberapa variabel keadaan dan variabel masukan lainnya; hubungan fungsional ini bisa linier atau nonlinier. Untuk menuliskan model matematis proses dinamik suatu sistem hidrolik dalam bentuk persamaan keadaan, cara yang umum digunakan adalah dengan menggunakan fungsi transfer untuk menurunkan persamaan fungsi keadaan, atau menggunakan persamaan diferensial orde tinggi untuk menurunkan persamaan keadaan. persamaan keadaan, dan diagram ikatan daya juga dapat digunakan untuk membuat daftar persamaan keadaan. Metode analisis ini memperhatikan perubahan internal dari sistem yang diteliti, dan dapat mengatasi masalah multi-input dan multi-output, yang sangat memperbaiki kekurangan metode analisis fungsi transfer.
Metode analisis fungsi termasuk metode analisis fungsi transfer dan metode analisis ruang keadaan merupakan dasar matematis bagi masyarakat untuk memahami dan menganalisis karakteristik dinamis internal 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, penggunaan komputer analog atau rangkaian 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 deskripsi matematis dari hukum perubahan besaran fisis yang berbeda. Variabel internalnya adalah variabel tegangan yang terus berubah, dan pengoperasian variabel tersebut didasarkan pada hubungan operasi serupa dari karakteristik kelistrikan tegangan, arus, dan komponen dalam rangkaian.
Komputer analog sangat cocok untuk menyelesaikan persamaan diferensial biasa, sehingga disebut juga penganalisis diferensial analog. Sebagian besar proses dinamis sistem fisik termasuk sistem hidrolik dinyatakan dalam bentuk persamaan diferensial matematis, sehingga komputer analog sangat cocok untuk penelitian simulasi sistem dinamis.
Ketika metode simulasi bekerja, berbagai komponen komputasi dihubungkan sesuai dengan model matematika sistem, dan perhitungan dilakukan secara paralel. Tegangan keluaran setiap komponen komputasi mewakili variabel terkait dalam sistem. Keuntungan dari hubungan. Namun, tujuan utama metode analisis ini adalah untuk menyediakan model elektronik yang dapat digunakan untuk penelitian eksperimental, bukan untuk memperoleh analisis masalah matematika yang akurat, sehingga memiliki kelemahan fatal yaitu akurasi perhitungan yang rendah; selain itu, rangkaian analognya sering kali memiliki struktur yang rumit, dan ketahanan terhadap gangguan dunia luar sangat buruk.
2.3 Metode penelitian eksperimental
Metode penelitian eksperimental merupakan metode penelitian yang sangat diperlukan untuk menganalisis karakteristik dinamis sistem hidrolik, apalagi jika dahulu belum ada metode penelitian teoritis praktis seperti simulasi digital, maka hanya dapat dianalisis dengan metode eksperimental. Melalui penelitian eksperimental, kita dapat secara intuitif dan benar-benar memahami karakteristik dinamis sistem hidrolik dan perubahan parameter terkait, namun analisis sistem hidrolik melalui eksperimen memiliki kelemahan yaitu jangka waktu yang lama dan biaya yang tinggi.
Selain itu, untuk sistem hidrolik yang kompleks, bahkan insinyur berpengalaman pun tidak sepenuhnya yakin akan keakuratan pemodelan matematisnya, sehingga tidak mungkin melakukan analisis dan penelitian yang benar terhadap proses dinamisnya. Keakuratan model yang dibangun dapat diverifikasi secara efektif melalui metode penggabungan dengan eksperimen, dan saran revisi dapat diberikan untuk menetapkan model yang benar; pada saat yang sama, hasil keduanya dapat dibandingkan dengan penelitian simulasi dan eksperimen dalam kondisi yang sama. Analisis, untuk memastikan bahwa kesalahan simulasi dan eksperimen berada dalam kisaran yang dapat dikendalikan, sehingga siklus penelitian dapat dipersingkat dan manfaatnya dapat ditingkatkan atas dasar memastikan efisiensi dan kualitas. Oleh karena itu, metode penelitian eksperimental saat ini sering digunakan sebagai sarana yang diperlukan untuk membandingkan dan memverifikasi simulasi numerik atau hasil penelitian teoretis lainnya dari karakteristik dinamis sistem hidrolik yang penting.
2.4 Metode simulasi digital
Kemajuan teori kendali modern dan perkembangan teknologi komputer telah membawa metode baru dalam mempelajari karakteristik dinamik sistem hidrolik, yaitu metode simulasi digital. Dalam metode ini, model matematis dari proses sistem hidrolik dibuat terlebih dahulu, dan dinyatakan dengan persamaan keadaan, kemudian solusi domain waktu dari setiap variabel utama sistem dalam proses dinamis diperoleh di komputer.
Metode simulasi digital cocok untuk sistem linier dan sistem nonlinier. Hal ini dapat mensimulasikan perubahan parameter sistem di bawah aksi fungsi masukan apa pun, dan kemudian memperoleh pemahaman langsung dan komprehensif tentang proses dinamis sistem hidrolik. Kinerja dinamis sistem hidrolik dapat diprediksi pada tahap pertama, sehingga hasil desain dapat dibandingkan, diverifikasi dan ditingkatkan pada waktunya, yang secara efektif dapat memastikan bahwa sistem hidrolik yang dirancang memiliki kinerja kerja yang baik dan keandalan yang tinggi. Dibandingkan dengan cara dan metode lain untuk mempelajari kinerja dinamis hidrolik, teknologi simulasi digital memiliki keunggulan dalam akurasi, keandalan, kemampuan beradaptasi yang kuat, siklus pendek, dan penghematan ekonomis. Oleh karena itu, metode simulasi digital telah banyak digunakan dalam bidang penelitian kinerja dinamis hidrolik.
3. Arah pengembangan metode penelitian karakteristik dinamik hidrolik
Melalui analisis teoritis 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, maka pengembangan penelitian karakteristik dinamik hidrolik akan terintegrasi erat dengan pengembangan teknologi simulasi digital. Kajian mendalam tentang teori pemodelan dan algoritma terkait sistem hidrolik, serta pengembangan perangkat lunak simulasi sistem hidrolik yang mudah dimodelkan, sehingga teknisi hidrolik dapat mencurahkan lebih banyak energi untuk penelitian pekerjaan penting sistem hidrolik. pengembangan bidang penelitian karakteristik dinamik hidrolik. salah satu petunjuknya.
Selain itu, mengingat kompleksitas komposisi sistem hidrolik modern, masalah mekanis, kelistrikan, dan bahkan pneumatik sering kali dilibatkan dalam studi karakteristik dinamisnya. Terlihat bahwa analisis dinamik sistem hidrolik terkadang merupakan analisis komprehensif terhadap permasalahan seperti hidrolika elektromekanis. Oleh karena itu, pengembangan perangkat lunak simulasi hidraulik universal, dikombinasikan dengan keunggulan masing-masing perangkat lunak simulasi di berbagai bidang penelitian, untuk mencapai simulasi gabungan multidimensi sistem hidraulik telah menjadi arah pengembangan utama metode penelitian karakteristik dinamis hidraulik 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 sistem tidak lagi dapat memenuhi persyaratan, sehingga sangat penting untuk mempelajari karakteristik dinamis dari sistem hidrolik. sistem hidrolik.
Berdasarkan pemaparan esensi penelitian tentang karakteristik dinamis sistem hidrolik, makalah ini memperkenalkan secara rinci empat metode utama mempelajari karakteristik dinamis sistem hidrolik, antara lain metode analisis fungsi, metode simulasi, dan penelitian eksperimental. metode dan metode simulasi digital, serta kelebihan dan kekurangannya. Disebutkan bahwa pengembangan perangkat lunak simulasi sistem hidrolik yang mudah dimodelkan dan simulasi gabungan perangkat lunak simulasi multi-domain merupakan arah utama pengembangan metode penelitian karakteristik dinamis hidrolik di masa depan.
Waktu posting: 17 Januari 2023