Методика проектирования гидромеханических устройств с использованием методов алгоритмического моделирования

• Автор: Петров, Павел Валерьевич
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 228 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Обзор литературы. Методы моделирования сложных
гидромеханических устройств. Постановка задач
1.1 Введение в моделирование гидромеханических устройств
1.2. Основные аспекты анализа и синтеза систем
1.3. Методы исследования гидромеханических устройств
1.4. Аналитические методы исследования гидромеханических устройств
1.5. Компьютерные методы анализа гидромеханических устройств
ГЛАВА 2. Совершенствование численных методов исследования
сложных гидромеханических устройств.
2.1. Концепция алгоритмического моделирования
2.2. Алгоритмическое моделирование гидромеханических устройств
2.2.1 Моделирование клапана постоянного давления
2.2.2 Моделирование электрогидроусилителя
2.2.3 Моделирование изодромного регулятора
2.3 Использование алгоритмического моделирования при описании 54 сложных гидромеханических систем
2.4 Предварительный анализ системы привода с дистанционным 66 управлением
2.5 Анализ влияния параметров гидропривода на качество переходных 70 процессов
2.6 Определение адекватности предлагаемой методики алгоритмического 78 моделирования
ГЛАВА 3. Обобщенный анализ сложных гидромеханических устройств
Пример осуществления динамического синтеза
3.1. Переход к обобщенным переменным
3.2 Масштабы преобразования. Безразмерные комплексы
3.3 Обобщенный анализ на примере некоторых гидромеханических 84 устройств
3.3.1 Обобщенные характеристики клапана постоянного давления
3.3.2 Обобщенные характерне гики электрогидроусилителя (ЭГУ)
3.3.3 Обобщенные характеристики изодромного регулятора
3.3.4 Динамический синтез гидромеханических систем с 127 использованием обобщенных характеристик на примере изодромного регулятора
ГЛАВА 4. Методика проведения вычислительного эксперимента
Введение
4.1 Вычислительный эксперимент и виртуальный стенд
4.2 Осуществление вычислительного эксперимента на примере 141 следящего привода
4.3 Сопоставления расчетных и экспериментальных данных
ГЛАВА 5. Автоматизация вычислительного эксперимента при
исследовании гидромеханических устройств. Пакет МАНШМ
Введение
5.1 Пакеты прикладных программ (ПИЛ)
5.2 Этапы проектирования нового пакетного продукта
5.3 Пакет прикладных программ «МАН8ІМ»
5.4 Основные конструктивные элементы ППП «МАН81М». Интерфейс
5.5 Визуализация
5.6 Формирование исходных данных
5.7 Расчёт базовых параметров в пакетном режиме
5.8 Анализ характеристик
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Сложность математического моделирования гидромеханических устройств обусловлена сложностью протекающих в них процессов, многообразием и противоречивостью требований. Исторически для решения задач, связанных с анализом и синтезом гидромеханических устройств, первым стал использоваться аналитический подход. Данный подход к решению задач поддерживается всей мощью классической математики и позволяет выполнить приближённое исследование системы. Аналитическим методам исследования адресовано большое количество работ таких известных авторов, как Гамынин Н. С., Попов Д. Н., Прокофьев В. Н., Лещенко В. А. и др.
В основном, исследования по упрощенным моделям применяются на ранних стадиях, при проектировании систем в целом. Считается, что этого вполне достаточно для того, чтобы получить основные характеристики системы. Линейные методы оказались необычайно удобными, универсальными и получили заметное распространение.
Однако при проектировании отдельных устройств и контуров, входящих в гидромеханическую систему, применение линейных методов становится недостаточным. В данном случае, используя аналитические методы, удаётся получить результаты только для сравнительно простых устройств и агрегатов. К тому же, эти результаты годятся лишь для описания самых общих движений, и постоянно приходится назначать существенные запасы по предъявляемым требованиям.
Необходимость отработки динамических режимов работы и выбора рациональных параметров устройств гидромеханики требует создания динамической модели, основанной на нелинейных фундаментальных уравнениях, позволяющей максимально точно и оперативно воспроизводить на ЭВМ переходные процессы устройства.
Возросшие ресурсы современной вычислительной техники на данном этапе позволяют использовать методы компьютерного моделирования и дают

= —((Рп + Р)-/р-спр (гпак + 20 + х(у)) - к сЬс- - Есх); еп тр

~Ж~ТХ
ф2 _ £” ~сй~Ух
И *'МТо + ~Р2)л ~(Рп ~Р)

-м -Ь<Уо+ — - Р2), —(Р„ - А)

(2.1)

(ггаах - Кс8 '{20 + х&))) ~ НМ0 ~ 40(Р„ ~ Р2)
где тр - масса поршня; у0,у - начальное и текущее значения положения поршня; /0, Л/' - начальное и переменное значения открытия дросселя; гш1г~ начальное перемещение (затяжка пружины) поршня; — коэффициент расхода через дроссель; ц— коэффициент расхода; гшах— максимальное перемещение наклонного диска насоса; г0~ начальное значение наклона диска насоса; р - плотность рабочей жидкости; Е- модуль объемной упругости жидкости; (9тах— максимальная подача насоса; кур - коэффициент вязкого трения поршня; Ь - ширина щели в золотнике; спр- жёсткость пружин золотника; /3 — площадь торца золотника; /р - площадь поршня;
— сила сухого трения в поршне; рх,р2 ~ соответственно, давления в плечах гидравлического потенциометра; Рп - давление в сети (давление питания); 1
— суммарные объёмы гидравлических плеч; кге(,- коэффициент регулирования.
Начальные условия при этом имеют вид:
Р - 0; х = 0; р2=0; vx = 0. (2.2)
В модели второго уровня обычно предполагается, что ширина щели клапана изменяется бесконечно. На самом деле она ограничена: не может стать меньше нуля или больше максимальной ширины. Также, что касается