유압시스템의 동적특성 연구방법

유압기술의 지속적인 발전과 진보로 인해 그 응용분야는 점점 더 광범위해지고 있습니다. 변속기 및 제어 기능을 완성하는 데 사용되는 유압 시스템은 점점 더 복잡해지고 있으며 시스템 유연성과 다양한 성능에 대한 요구 사항이 더욱 높아지고 있습니다. 이러한 모든 요인으로 인해 현대 유압 시스템의 설계 및 제조에 더욱 정확하고 심층적인 요구 사항이 적용되었습니다. 액추에이터의 미리 결정된 작동 주기를 완료하고 시스템의 정적 성능 요구 사항을 충족하기 위해 기존 시스템을 사용하는 것만으로는 위 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

따라서 현대 유압 시스템 설계에 종사하는 연구자들은 유압 변속기 및 제어 시스템의 동적 특성을 연구하고, 유압 시스템 작동 과정의 동적 특성과 매개변수 변화를 이해하고 숙달하여 다음을 수행하는 것이 매우 필요합니다. 유압 시스템을 더욱 개선하고 완벽하게 만듭니다. .

1. 유압시스템의 동적특성의 본질

유압 시스템의 동적 특성은 본질적으로 유압 시스템이 원래의 평형 상태를 잃고 새로운 평형 상태에 도달하는 과정에서 나타내는 특성입니다. 또한 유압 시스템의 원래 평형 상태를 깨고 동적 프로세스를 시작하는 두 가지 주요 이유가 있습니다. 하나는 변속기 또는 제어 시스템의 프로세스 변경으로 인해 발생합니다. 다른 하나는 외부 간섭으로 인해 발생합니다. 이러한 동적 프로세스에서는 유압 시스템의 각 매개변수 변수가 시간에 따라 변하며, 이러한 변경 프로세스의 성능이 시스템의 동적 특성의 품질을 결정합니다.

2. 수리학적 동특성 연구방법

유압시스템의 동특성을 연구하는 주요 방법으로는 기능해석방법, 시뮬레이션 방법, 실험연구 방법, 디지털 시뮬레이션 방법 등이 있다.

2.1 기능 분석 방법
전달함수 분석은 고전적 제어 이론에 기초한 연구 방법입니다. 고전적인 제어 이론을 사용하여 유압 시스템의 동적 특성을 분석하는 것은 일반적으로 단일 입력 및 단일 출력 선형 시스템으로 제한됩니다. 일반적으로 시스템의 수학적 모델을 먼저 설정하고 증분형식을 작성한 후 라플라스 변환을 수행하여 시스템의 전달함수를 구하고 시스템의 전달함수를 보드로 변환한다. 직관적으로 분석하기 쉬운 다이어그램 표현. 마지막으로 보드 다이어그램의 위상-주파수 곡선과 진폭-주파수 곡선을 통해 응답 특성을 분석합니다. 비선형 문제가 발생하면 비선형 요인이 무시되거나 선형 시스템으로 단순화되는 경우가 많습니다. 실제로 유압시스템은 복잡한 비선형 요소를 갖는 경우가 많으므로 이 방법으로 유압시스템의 동특성을 해석하는데 있어서 해석오차가 크다. 또한 전달함수 분석 방법은 연구 대상을 블랙박스로 취급하여 시스템의 입력과 출력에만 초점을 맞추고 연구 대상의 내부 상태에 대해서는 논의하지 않는다.

상태공간해석방법은 연구중인 유압시스템의 동적과정의 수학적 모델을 상태방정식으로 작성하는 것으로, 이는 유압계에서 각 상태변수의 1차 미분을 나타내는 1차 미분방정식 시스템이다. 체계. 여러 다른 상태 변수 및 입력 변수의 함수입니다. 이 기능적 관계는 선형이거나 비선형일 수 있습니다. 상태 방정식의 형태로 유압 시스템의 동적 과정에 대한 수학적 모델을 작성하기 위해 일반적으로 사용되는 방법은 전달 함수를 사용하여 상태 함수 방정식을 유도하거나 고차 미분 방정식을 사용하여 상태 방정식을 유도하는 것입니다. 상태 방정식 및 전력 결합 다이어그램을 사용하여 상태 방정식을 나열할 수도 있습니다. 이 분석 방법은 연구된 시스템의 내부 변화에 주목하고 다중 입력 및 다중 출력 문제를 처리할 수 있어 전달 함수 분석 방법의 단점을 크게 개선합니다.

전달함수해석법, 상태공간해석법을 포함한 기능해석법은 유압시스템의 내부 동특성을 이해하고 분석하기 위한 수학적 기초가 됩니다. 기술함수 방식은 분석에 사용되기 때문에 분석오류가 발생할 수밖에 없으며, 단순한 시스템의 분석에 자주 사용된다.

2.2 시뮬레이션 방법
컴퓨터 기술이 아직 대중화되지 않던 시대에 아날로그 컴퓨터나 아날로그 회로를 이용하여 유압시스템의 동적 특성을 시뮬레이션하고 분석하는 것도 실용적이고 효과적인 연구 방법이었습니다. 아날로그 컴퓨터는 디지털 컴퓨터보다 먼저 탄생했으며, 그 원리는 서로 다른 물리량의 변화하는 법칙에 대한 수학적 설명의 유사성을 바탕으로 아날로그 시스템의 특성을 연구하는 것입니다. 내부변수는 연속적으로 변화하는 전압변수이며, 그 변수의 동작은 회로의 전압, 전류, 부품의 전기적 특성이 유사한 동작관계에 기초하고 있다.

아날로그 컴퓨터는 상미분 방정식을 푸는 데 특히 적합하므로 아날로그 미분 분석기라고도 합니다. 유압시스템을 포함한 물리적 시스템의 동적 과정의 대부분은 미분방정식의 수학적 형태로 표현되므로 아날로그 컴퓨터는 동적 시스템의 시뮬레이션 연구에 매우 적합합니다.

시뮬레이션 방법이 작동할 때 시스템의 수학적 모델에 따라 다양한 컴퓨팅 구성 요소가 연결되고 계산이 병렬로 수행됩니다. 각 컴퓨팅 구성 요소의 출력 전압은 시스템의 해당 변수를 나타냅니다. 관계의 장점. 그러나 이 분석방법의 주목적은 수학적 문제에 대한 정확한 분석을 얻기보다는 실험적 연구에 활용될 수 있는 전자모델을 제공하는 것이기 때문에 계산 정확도가 낮다는 치명적인 단점을 가지고 있다. 또한, 아날로그 회로는 구조가 복잡한 경우가 많으며, 외부 세계에 대한 내성이 극히 낮습니다.

2.3 실험적 연구방법
실험적 연구방법은 유압시스템의 동특성을 분석하는데 없어서는 안 될 연구방법으로, 특히 과거에는 디지털 시뮬레이션과 같은 실질적인 이론적 연구방법이 없었을 때 실험적 방법으로만 분석할 수 있었다. 실험적 연구를 통해 유압시스템의 동특성과 관련 매개변수의 변화를 직관적이고 확실하게 이해할 수 있지만, 실험을 통한 유압시스템의 분석은 오랜 기간과 비용이 많이 드는 단점이 있습니다.

또한 복잡한 유압 시스템의 경우 숙련된 엔지니어라도 정확한 수학적 모델링을 확신할 수 없으므로 동적 프로세스에 대한 올바른 분석 및 연구가 불가능합니다. 실험과 결합하는 방법을 통해 구축된 모델의 정확성을 효과적으로 검증할 수 있으며, 올바른 모델 구축을 위한 수정 제안을 제공할 수 있습니다. 동시에 두 가지 결과를 동일한 조건에서 시뮬레이션과 실험 연구로 비교할 수 있습니다. 분석을 통해 시뮬레이션과 실험의 오류가 제어 가능한 범위 내에 있는지 확인하여 연구 주기를 단축하고 이점을 얻을 수 있습니다. 효율성과 품질을 보장함으로써 개선될 수 있습니다. 따라서 오늘날의 실험적 연구 방법은 중요한 유압 시스템 동적 특성에 대한 수치 시뮬레이션이나 기타 이론적 연구 결과를 비교하고 검증하는 데 필요한 수단으로 자주 사용됩니다.

2.4 디지털 시뮬레이션 방법
현대 제어 이론의 진보와 컴퓨터 기술의 발전은 유압 시스템의 동적 특성을 연구하는 새로운 방법, 즉 디지털 시뮬레이션 방법을 가져왔습니다. 이 방법에서는 먼저 유압 시스템 과정의 수학적 모델을 설정하고 상태 방정식으로 표현한 다음 동적 과정에서 시스템의 각 주요 변수에 대한 시간 영역 솔루션을 컴퓨터에서 얻습니다.

디지털 시뮬레이션 방법은 선형 시스템과 비선형 시스템 모두에 적합합니다. 입력 기능의 작동에 따라 시스템 매개변수의 변화를 시뮬레이션한 다음 유압 시스템의 동적 프로세스에 대한 직접적이고 포괄적인 이해를 얻을 수 있습니다. 유압 시스템의 동적 성능은 첫 번째 단계에서 예측할 수 있으므로 설계 결과를 적시에 비교, 검증 및 개선할 수 있으므로 설계된 유압 시스템의 작동 성능이 좋고 신뢰성이 높다는 것을 효과적으로 보장할 수 있습니다. 유압 동적 성능을 연구하는 다른 수단 및 방법과 비교하여 디지털 시뮬레이션 기술은 정확성, 신뢰성, 강력한 적응성, 짧은 주기 및 경제적 절감이라는 장점을 가지고 있습니다. 따라서 디지털 시뮬레이션 방법은 유압 동적 성능 연구 분야에서 널리 사용되어 왔습니다.

3. 수력학적 특성 연구방법의 개발방향

디지털 시뮬레이션 방법의 이론적 분석과 실험 결과의 비교 및 ​​검증 연구 방법을 결합하여 수력학적 특성을 연구하는 주류 방법이 되었습니다. 또한, 디지털 시뮬레이션 기술의 우수성으로 인해 수력학적 특성에 대한 연구 개발은 디지털 시뮬레이션 기술 개발과 긴밀하게 융합될 것입니다. 유압시스템의 모델링 이론 및 관련 알고리즘에 대한 심층적인 연구와 모델링이 용이한 유압시스템 시뮬레이션 소프트웨어의 개발을 통해 유압기술자들이 유압시스템의 본질적인 업무에 대한 연구에 더욱 힘을 쏟을 수 있도록 하는 것입니다. 유압 역학 특성 연구 분야의 발전. 방향 중 하나.

또한 현대 유압 시스템 구성의 복잡성으로 인해 기계적, 전기적, 심지어 공압적 문제까지 동적 특성 연구에 포함되는 경우가 많습니다. 유압 시스템의 동적 해석은 때로는 전기 기계 유압과 같은 문제에 대한 포괄적인 분석임을 알 수 있습니다. 따라서 유압 시스템의 다차원 공동 시뮬레이션을 달성하기 위해 다양한 연구 분야의 시뮬레이션 소프트웨어의 장점을 결합한 범용 유압 시뮬레이션 소프트웨어의 개발이 현재 유압 동적 특성 연구 방법의 주요 개발 방향이 되었습니다.

현대 유압 시스템의 성능 요구 사항이 향상됨에 따라 액추에이터의 미리 결정된 작동 주기를 완료하고 시스템의 정적 성능 요구 사항을 충족하는 기존 유압 시스템은 더 이상 요구 사항을 충족할 수 없으므로 유압 시스템의 동적 특성을 연구하는 것이 필수적입니다. 유압 시스템.

본 논문에서는 유압시스템의 동적특성에 관한 연구의 본질을 설명하고, 기능해석방법, 시뮬레이션 방법, 실험연구 등 유압시스템의 동적특성을 연구하는 4가지 주요 방법을 상세히 소개한다. 방법과 디지털 시뮬레이션 방법, 그리고 그 장점과 단점. 모델링이 용이한 유압시스템 시뮬레이션 소프트웨어의 개발과 다중영역 시뮬레이션 소프트웨어의 공동 시뮬레이션이 향후 유압동역학적 특성 연구방법의 주요 발전 방향으로 지적된다.