วิธีการวิจัยลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิก

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและความคืบหน้าของเทคโนโลยีไฮดรอลิกสนามแอปพลิเคชันของมันจะกลายเป็นที่กว้างขวางมากขึ้นเรื่อย ๆ ระบบไฮดรอลิกที่ใช้ในการทำงานและฟังก์ชั่นการควบคุมนั้นมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ ทั้งหมดนี้ได้นำข้อกำหนดที่แม่นยำและลึกซึ้งยิ่งขึ้นในการออกแบบและการผลิตระบบไฮดรอลิกสมัยใหม่ มันยังห่างไกลจากความสามารถในการปฏิบัติตามข้อกำหนดข้างต้นเท่านั้นโดยใช้ระบบดั้งเดิมเพื่อให้วงจรการดำเนินการที่กำหนดไว้ล่วงหน้าของแอคทูเอเตอร์และตรงตามข้อกำหนดประสิทธิภาพคงที่ของระบบ

ดังนั้นสำหรับนักวิจัยที่มีส่วนร่วมในการออกแบบระบบไฮดรอลิกสมัยใหม่จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องศึกษาคุณสมบัติแบบไดนามิกของระบบการส่งผ่านและควบคุมไฮดรอลิกทำความเข้าใจและควบคุมคุณลักษณะแบบไดนามิกและการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ในกระบวนการทำงานของระบบไฮดรอลิกเพื่อปรับปรุงและปรับปรุงระบบไฮดรอลิก -

1. สาระสำคัญของลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิก

ลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกนั้นเป็นลักษณะเฉพาะที่ระบบไฮดรอลิกจัดแสดงในระหว่างกระบวนการสูญเสียสถานะดุลยภาพดั้งเดิมและถึงสถานะดุลยภาพใหม่ นอกจากนี้ยังมีเหตุผลหลักสองประการในการทำลายสถานะสมดุลดั้งเดิมของระบบไฮดรอลิกและเรียกกระบวนการแบบไดนามิก: หนึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงกระบวนการของระบบการส่งหรือควบคุม อื่น ๆ เกิดจากการรบกวนภายนอก ในกระบวนการแบบไดนามิกนี้ตัวแปรพารามิเตอร์แต่ละตัวในระบบไฮดรอลิกเปลี่ยนแปลงตามเวลาและประสิทธิภาพของกระบวนการเปลี่ยนแปลงนี้จะกำหนดคุณภาพของคุณสมบัติแบบไดนามิกของระบบ

2. วิธีการวิจัยลักษณะไดนามิกไฮดรอลิก

วิธีการหลักสำหรับการศึกษาลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกคือวิธีการวิเคราะห์ฟังก์ชั่นวิธีการจำลองวิธีการวิจัยเชิงทดลองและวิธีการจำลองแบบดิจิตอล

2.1 วิธีการวิเคราะห์ฟังก์ชั่น
การวิเคราะห์ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนเป็นวิธีการวิจัยตามทฤษฎีการควบคุมแบบคลาสสิก การวิเคราะห์ลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกด้วยทฤษฎีการควบคุมแบบคลาสสิกมักจะถูก จำกัด อยู่ที่ระบบเชิงเส้นอินพุตเดี่ยวและอินพุทเดี่ยว โดยทั่วไปรูปแบบทางคณิตศาสตร์ของระบบจะถูกสร้างขึ้นก่อนและรูปแบบที่เพิ่มขึ้นจะถูกเขียนและจากนั้นการแปลง Laplace จะดำเนินการเพื่อให้ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนของระบบได้รับและจากนั้นฟังก์ชั่นการถ่ายโอนของระบบจะถูกแปลงเป็นตัวแทนไดอะแกรมที่ง่ายต่อการวิเคราะห์อย่างสังหรณ์ใจ ในที่สุดคุณลักษณะการตอบสนองจะถูกวิเคราะห์ผ่านเส้นโค้งความถี่เฟสและเส้นโค้งความถี่ความถี่แอมพลิจูดในไดอะแกรม Bode เมื่อพบปัญหาที่ไม่เชิงเส้นปัจจัยที่ไม่เชิงเส้นมักจะถูกละเว้นหรือทำให้ง่ายขึ้นในระบบเชิงเส้น ในความเป็นจริงระบบไฮดรอลิกมักจะมีปัจจัยไม่เชิงเส้นที่ซับซ้อนดังนั้นจึงมีข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์ขนาดใหญ่ในการวิเคราะห์ลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกด้วยวิธีนี้ นอกจากนี้วิธีการวิเคราะห์ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนถือว่าวัตถุวิจัยเป็นกล่องดำมุ่งเน้นเฉพาะอินพุตและเอาต์พุตของระบบและไม่ได้พูดถึงสถานะภายในของวัตถุวิจัย

วิธีการวิเคราะห์อวกาศของรัฐคือการเขียนแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกภายใต้การศึกษาเป็นสมการสถานะซึ่งเป็นระบบสมการเชิงอนุพันธ์อันดับแรกซึ่งแสดงถึงอนุพันธ์อันดับแรกของตัวแปรแต่ละสถานะในระบบไฮดรอลิก ฟังก์ชั่นของตัวแปรสถานะอื่น ๆ และตัวแปรอินพุต ความสัมพันธ์การทำงานนี้สามารถเป็นเส้นตรงหรือไม่เชิงเส้น ในการเขียนแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกในรูปแบบของสมการของสถานะวิธีที่ใช้กันทั่วไปคือการใช้ฟังก์ชันการถ่ายโอนเพื่อให้ได้สมการการทำงานของรัฐหรือใช้สมการเชิงอนุพันธ์ลำดับสูงกว่า วิธีการวิเคราะห์นี้ให้ความสนใจกับการเปลี่ยนแปลงภายในของระบบที่วิจัยและสามารถจัดการกับปัญหาหลายอินพุตและหลายเอาต์พุตซึ่งปรับปรุงข้อบกพร่องของวิธีการวิเคราะห์ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนอย่างมาก

วิธีการวิเคราะห์ฟังก์ชั่นรวมถึงวิธีการวิเคราะห์ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนและวิธีการวิเคราะห์อวกาศของรัฐเป็นพื้นฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับผู้ที่เข้าใจและวิเคราะห์ลักษณะภายในของระบบไฮดรอลิก วิธีการฟังก์ชั่นคำอธิบายใช้สำหรับการวิเคราะห์ดังนั้นข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์จึงเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และมักจะใช้ในการวิเคราะห์ระบบง่าย ๆ

2.2 วิธีการจำลอง
ในยุคที่เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ยังไม่เป็นที่นิยมการใช้คอมพิวเตอร์แบบอะนาล็อกหรือวงจรอะนาล็อกเพื่อจำลองและวิเคราะห์ลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกก็เป็นวิธีการวิจัยที่ใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพ คอมพิวเตอร์อะนาล็อกเกิดขึ้นก่อนคอมพิวเตอร์ดิจิตอลและหลักการของมันคือการศึกษาลักษณะของระบบอะนาล็อกตามความคล้ายคลึงกันในคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของกฎหมายที่เปลี่ยนแปลงของปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกัน ตัวแปรภายในของมันคือตัวแปรแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและการทำงานของตัวแปรขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์การทำงานที่คล้ายกันของลักษณะทางไฟฟ้าของแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าและส่วนประกอบในวงจร

คอมพิวเตอร์อะนาล็อกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแก้สมการเชิงอนุพันธ์สามัญดังนั้นพวกเขาจึงเรียกว่าเครื่องวิเคราะห์ความแตกต่างแบบอะนาล็อก กระบวนการแบบไดนามิกส่วนใหญ่ของระบบทางกายภาพรวมถึงระบบไฮดรอลิกจะแสดงในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ของสมการเชิงอนุพันธ์ดังนั้นคอมพิวเตอร์อะนาล็อกจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวิจัยแบบจำลองของระบบไดนามิก

เมื่อวิธีการจำลองทำงานส่วนประกอบการคำนวณต่าง ๆ จะเชื่อมต่อตามแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบและการคำนวณจะดำเนินการแบบขนาน แรงดันเอาต์พุตของแต่ละองค์ประกอบการคำนวณแสดงถึงตัวแปรที่เกี่ยวข้องในระบบ ข้อดีของความสัมพันธ์ อย่างไรก็ตามวัตถุประสงค์หลักของวิธีการวิเคราะห์นี้คือการจัดทำแบบจำลองอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถใช้สำหรับการวิจัยเชิงทดลองแทนที่จะได้รับการวิเคราะห์ที่ถูกต้องของปัญหาทางคณิตศาสตร์ดังนั้นจึงมีข้อเสียร้ายแรงของความแม่นยำในการคำนวณต่ำ นอกจากนี้วงจรอะนาล็อกของมันมักจะซับซ้อนในโครงสร้างทนต่อความสามารถในการแทรกแซงโลกภายนอกนั้นแย่มาก

2.3 วิธีการวิจัยเชิงทดลอง
วิธีการวิจัยเชิงทดลองเป็นวิธีการวิจัยที่ขาดไม่ได้สำหรับการวิเคราะห์ลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อไม่มีวิธีการวิจัยเชิงทฤษฎีในทางปฏิบัติเช่นการจำลองแบบดิจิตอลในอดีตมันสามารถวิเคราะห์ได้โดยวิธีการทดลองเท่านั้น จากการวิจัยเชิงทดลองเราสามารถเข้าใจลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกและการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องอย่างแท้จริง แต่การวิเคราะห์ระบบไฮดรอลิกผ่านการทดลองมีข้อเสียระยะยาวและค่าใช้จ่ายสูง

นอกจากนี้สำหรับระบบไฮดรอลิกที่ซับซ้อนแม้แต่วิศวกรที่มีประสบการณ์ก็ยังไม่แน่ใจในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำการวิเคราะห์ที่ถูกต้องและการวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการแบบไดนามิก ความแม่นยำของแบบจำลองที่สร้างขึ้นสามารถตรวจสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านวิธีการรวมกับการทดลองและคำแนะนำสำหรับการแก้ไขสามารถให้เพื่อสร้างแบบจำลองที่ถูกต้อง ในเวลาเดียวกันผลลัพธ์ของทั้งสองสามารถเปรียบเทียบได้โดยการจำลองและการวิจัยเชิงทดลองภายใต้การวิเคราะห์เงื่อนไขเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าข้อผิดพลาดของการจำลองและการทดลองอยู่ในช่วงที่ควบคุมได้เพื่อให้วัฏจักรการวิจัยสั้นลงและสามารถปรับปรุงประโยชน์ได้ ดังนั้นวิธีการวิจัยการทดลองในปัจจุบันจึงมักใช้เป็นวิธีที่จำเป็นในการเปรียบเทียบและตรวจสอบการจำลองเชิงตัวเลขหรือผลการวิจัยเชิงทฤษฎีอื่น ๆ ของระบบไฮดรอลิกที่สำคัญ

2.4 วิธีการจำลองแบบดิจิตอล
ความคืบหน้าของทฤษฎีการควบคุมที่ทันสมัยและการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ได้นำวิธีการใหม่สำหรับการศึกษาคุณสมบัติแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกนั่นคือวิธีการจำลองแบบดิจิตอล ในวิธีการนี้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการระบบไฮดรอลิกถูกสร้างขึ้นก่อนและแสดงโดยสมการสถานะจากนั้นโซลูชันโดเมนเวลาของตัวแปรหลักแต่ละตัวของระบบในกระบวนการไดนามิกจะได้รับบนคอมพิวเตอร์

วิธีการจำลองแบบดิจิตอลเหมาะสำหรับทั้งระบบเชิงเส้นและระบบไม่เชิงเส้น มันสามารถจำลองการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ระบบภายใต้การกระทำของฟังก์ชั่นอินพุตใด ๆ จากนั้นรับความเข้าใจโดยตรงและครอบคลุมเกี่ยวกับกระบวนการไดนามิกของระบบไฮดรอลิก ประสิทธิภาพแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกสามารถทำนายได้ในขั้นตอนแรกเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบผลการออกแบบตรวจสอบและปรับปรุงในเวลาซึ่งสามารถตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบไฮดรอลิกที่ออกแบบมีประสิทธิภาพการทำงานที่ดีและความน่าเชื่อถือสูง เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการอื่น ๆ และวิธีการศึกษาประสิทธิภาพแบบไดนามิกไฮดรอลิกเทคโนโลยีการจำลองแบบดิจิตอลมีข้อดีของความแม่นยำความน่าเชื่อถือการปรับตัวที่แข็งแกร่งวัฏจักรสั้นและการประหยัดที่ประหยัด ดังนั้นวิธีการจำลองแบบดิจิตอลจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการวิจัยประสิทธิภาพแบบไดนามิกไฮดรอลิก

3. ทิศทางการพัฒนาของวิธีการวิจัยสำหรับลักษณะไดนามิกไฮดรอลิก

ผ่านการวิเคราะห์เชิงทฤษฎีของวิธีการจำลองแบบดิจิตอลเมื่อรวมกับวิธีการวิจัยในการเปรียบเทียบและตรวจสอบผลการทดลองมันได้กลายเป็นวิธีการหลักในการศึกษาลักษณะไดนามิกไฮดรอลิก นอกจากนี้เนื่องจากความเหนือกว่าของเทคโนโลยีการจำลองแบบดิจิตอลการพัฒนาของการวิจัยเกี่ยวกับลักษณะแบบไดนามิกไฮดรอลิกจะถูกรวมเข้ากับการพัฒนาเทคโนโลยีการจำลองดิจิตอลอย่างใกล้ชิด การศึกษาเชิงลึกของทฤษฎีการสร้างแบบจำลองและอัลกอริทึมที่เกี่ยวข้องของระบบไฮดรอลิกและการพัฒนาซอฟต์แวร์การจำลองระบบไฮดรอลิกที่ง่ายต่อการจำลองดังนั้นช่างไฮดรอลิกสามารถอุทิศพลังงานให้กับงานวิจัยที่สำคัญของระบบไฮดรอลิก หนึ่งในทิศทาง

นอกจากนี้ในมุมมองของความซับซ้อนขององค์ประกอบของระบบไฮดรอลิกสมัยใหม่ปัญหาเชิงกลไฟฟ้าและแม้แต่ลมมักเกี่ยวข้องกับการศึกษาลักษณะแบบไดนามิกของพวกเขา จะเห็นได้ว่าการวิเคราะห์แบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกบางครั้งเป็นการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของปัญหาเช่นไฮดรอลิกไฟฟ้า ดังนั้นการพัฒนาซอฟต์แวร์การจำลองไฮดรอลิกสากลรวมกับข้อดีของซอฟต์แวร์จำลองในสาขาการวิจัยที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้การจำลองร่วมกันหลายมิติของระบบไฮดรอลิกได้กลายเป็นทิศทางการพัฒนาหลักของวิธีการวิจัยคุณสมบัติแบบไดนามิกไฮดรอลิกในปัจจุบัน

ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของระบบไฮดรอลิกสมัยใหม่ระบบไฮดรอลิกแบบดั้งเดิมเพื่อให้วงจรการกระทำที่กำหนดไว้ล่วงหน้าของแอคทูเอเตอร์และตรงตามข้อกำหนดประสิทธิภาพคงที่ของระบบไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้อีกต่อไปดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องศึกษาคุณสมบัติแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิก

บนพื้นฐานของการอธิบายสาระสำคัญของการวิจัยเกี่ยวกับลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกบทความนี้แนะนำในรายละเอียดสี่วิธีหลักในการศึกษาลักษณะแบบไดนามิกของระบบไฮดรอลิกรวมถึงวิธีการวิเคราะห์ฟังก์ชั่นวิธีการจำลองวิธีการวิจัยเชิงทดลองและวิธีการจำลองดิจิตอล มันชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาซอฟต์แวร์การจำลองระบบไฮดรอลิกที่ง่ายต่อการจำลองและการจำลองร่วมของซอฟต์แวร์การจำลองหลายโดเมนเป็นทิศทางการพัฒนาหลักของวิธีการวิจัยของลักษณะไดนามิกไฮดรอลิกในอนาคต