液压系统动态特性研究简单概述

液压系统动态特性研究简单概述随着液压技术的不断发展与进步和应⽤领域与范围的不断扩⼤,液压传动与控制系统本⾝越来越复杂，要求的传递动⼒范围更⼤、控制精度更髙，系统柔性化与系统各种性能要求更⾼,所有这些都对液压系统的设计提出了新的更⾼的要求。采⽤传统的以完成执⾏机构预定动作循环和满⾜系统静态性能要求的系统设计远远不能满⾜上述要求。因此对于现代液压系统的设计研究⼈员来说，对液压传动与控制系统进⾏动态特性研究，了解和掌握液压系统⼯作过程中动态⼯作特性和参数变化，以便进⼀步改进和完善液压系统，提⾼液压系统的响应特性,提⾼运动和控制精度以及⼯作可靠性，是⾮常必要的。

液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态这⼀过程中,所表现出来的特性,引起此动态过程的原因归纳起来主要有两个:⼀个是由传动与控制系统的过程变化引起的;另⼀个是由外界⼲扰引起的。在这⼀动态过程中，系统中各参变量都在随时间变化,这种变化过程性能的好坏，就决定系统动态特性的优劣。研究液压系统动态性能的主要问题有两⽅⾯:⼀⽅⾯是稳定性问题，即⾼压系统(管道或容腔）中压⼒瞬间峰值与波动情况,主要分析液压系统是否会因为压⼒峰值过⾼⽽产⽣压⼒冲击，或系统经过动态过程后，是很快达到新的平衡状态，还是形成较持续的振荡;另⼀⽅⾯是过渡过程品质问题，即执⾏机构和控制机构(如负载和液压元件)的响应品质和响应速度，主要研究系统达到新的稳定状态所经历的过渡时间,达到压⼒峰值的时间以及速度、位移等参数随吋间的变化等。

研究液压系统动态特性的主要⽅法有传递函数分析法、模拟仿真法,实验研究法和数字仿真法等。

传递函数分析法是基于经典的控制理论的⼀种研究⽅法。⽤经典的控制理论对液压系统进⾏动态特性分析通常只局限于单输⼊、单输出的线性系统，⼀般先建⽴系统的数学模型，写出其增量形式,然后进⾏拉普拉斯变换，从⽽写出传递函数，再将传递函数⽤波德图表⽰。通过相频曲线或幅频曲线分析其响应特性，或是进⾏拉式逆变换。遇到⾮线性问题,常常不考虑其⾮线性或简化成线性系统。⽽实际上的液压控制系统⼜多是⾮线件的，因此⽤这种⽅法分析液压系统的动态特性具有⼀定的局限性，也不可避免地会出现误差。

在计算机特别是微型计算机还未发展到如今这样普及的时候,⽤模拟计算机或是模拟电路来进⾏液压系统动态特性的模拟与分析，也是⼀种实⽤的研究⼿段。模拟计算机是⼀种连续计算装置，它把实际系统物理量⽤电压量表⽰,通过连续运算,求解描述系统动态特性的微分⽅程。该⽅法具有接近实际情况、系统参数调整和调试简单以及运算速度快等优点,但最⼤的缺点是运算精度低。

⽤实验研究法分析液压系统的动态特性也曾是⼀种⾏之有效的研究⼿段，特别在过去还没有数字仿真等实⽤的理论研究⽅法时，只能依靠实验⽅法进⾏分析。通过实验研究可以直观地、真实地了解液压系统动态特性和参数变化，但是⽤这种⽅法分析系统周期长、费⽤⼤,且往往不具有通⽤性。如今,实验研究法常常作为对重要的液压系

统动态特性的数字仿真或其他理论研究结果进⾏验证的⼿段,或是作为对液压系统动态建模与仿真⽅法、对所建模型与仿真结果进⾏验证的⽅法与⼿段。

近年来，控制理论研究的进步及计算机技术的发展为液压系统动态特性研究开辟了新的途径，数字仿真法便是利⽤计算机技术研究液压系统动态特性的⼀种新⽅法。此⽅法先是建⽴液压系统动态过程的数字模型——状态⽅程，然后在计算机上求出系统中各种主要变置在动态过程的时域解。数字仿真法既适⽤于线性系统,⼜适⽤于⾮线性系统,可以模拟出任何输⼊函数作⽤下系统中各参变量的变化情况，从⽽获得对系统动态过程直接的全⾯的了解，使得设计⼈员在设计阶段就可以预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进⾏验证和改进,以保证系统的⼯作性能和可靠性。与其他研究系统动态性能的⼿段和⽅法相⽐，数字仿真技术具有精确、可靠、适应性强、周期短和费⽤低等优点。