Математическое моделирование стохастических процессов в системах приводов

Математическое моделирование стохастических процессов в системах гидропривода представляет собой крупную научную проблему, которая имеет важное теоретическое и прикладное значение. Гидропривод является специфическим классом механических систем с жидкости рабочей средой, которое обладает особыми свойствами. Особенности рабочей среды гидропривода обусловливают чрезвычайно сложные динамические рабочие процессы, имеющие место в гидроприводе.

В настоящее время рабочие процессы гидропривода изучены недостаточно. Имеющиеся теоретические концепции базируются на применении фундаментальных научных положений гидродинамики и гидравлики. Использование их для моделирования реальных систем приводов требует существенной коррекций полученных результатов и выводов.

Большинство из рабочих процессов гидропривода характеризуется изменениями и неопределенностью своих параметров. Число таких параметров исчисляется десятками и сотнями, а их вклад в формирование характеристик гидропривода составляет десятые и сотые доли процентов. Сложность и неопределенность рабочих процессов гидропривода приводит к изменению характеристик элементов гидропривода. Изменяются параметры гидравлического сопротивления при перемещении статических объемов жидкостей. Случайных изменений испытывают схемы и режима движения жидкости в устройствах гидропривода. Это имеет место вследствие проявлений отрывных и кавитационных явлений.

Изменения параметров рабочих процессов приводят к хаотическим изменениям характеристик элементов гидропривода. В определенных пределах изменяются интегральные характеристики. Это проявляется нестабильностью работы отдельных агрегатов, подверженных автоколебаний, вибрации отдельных деталей.

Согласно оценка воздействия всего комплекса разнообразных параметров, которые определяют характеристики гидропривода, должна осуществляться статистическими методами с учетом стохастических параметров рабочих процессов и характеристик элементов гидропривода.

Традиционно для математического моделирования некоторых характеристик гидропривода применяют случайные процессы. Это, в частности определения текущих значений давления, пульсаций расходы, шумовые характеристики гидропривода. Находятся усредненные значения некоторых параметров, рассеяние, частотные диапазоны динамических воздействий (виброакустических). Оценка всего комплекса характеристик гидропривода методами теории вероятности до настоящего времени не проводилась.

В данной монографии изложены результаты многолетних разработок авторов в области математического моделирования стохастических процессов, имеющих место в системах приводов, в частности в системах гидропривода.

Результаты исследований систематизированы и объединены в четыре части.

В первой части (раздел 1 и 2) приведены основные положения теории случайных величин и случайных процессов, методы их моделирования средствами современных математических пакетов и оригинальные разработки авторов по практическим методикам синтеза случайных процессов, которые рекомендуются при моделировании систем приводов.

Во второй части монографии, которая объединяет разделы 3, 4, 5 дан анализ рабочих процессов гидропривода, как причины случайных изменений его характеристик. Рассмотрены случайные изменения характеристик отдельных элементов гидропривода и систем приводов в целом. Сформулированы основные концептуальные положения математического моделирования стохастических процессов в системах приводов.

В третьей части монографии (главы 6 и 7) дано практическое применение разработанных методов математического моделирования стохастических процессов для конкретных автономных систем гидропривода — гидравлических амортизаторов подвижного состава железных дорог.

В четвертой части, которая объединяет разделы 8, 9 и 10 приведены результаты моделирования специально разработанного стендового оборудования для диагностических испытаний гидравлических амортизаторов, методы анализа результатов испытаний и технологические методы повышения качества нежестких деталей стендового оборудования и деталей гидравлических амортизаторов.

Оценка влияния случайных факторов, имеющих место в процессе испытаний позволила существенно повысить достоверность диагностических испытаний, значительно расширить их информативность. Предложены специальные методы обработки результатов испытаний, основанные на компьютерной обработке экспериментально определенных характеристик амортизаторов и учитывают стохастический характер процессов, которые имеют место в системах приводов амортизатора и стендового оборудования.

Рассмотрены проблемы технологического обеспечения качества ответственных деталей системы гидроприводов. Представлено решение задачи управления точностью геометрических параметров нежестких деталей и технические средства ее реализации по нетрадиционным технологиям.

Материалы, изложенные в монографии, имеют общий характер. их применение особенно эффективно для исследования точных гидравлических приводов. Это следящие приводы металлорежущих станков, другого технологического оборудования. Выявление и анализ случайных изменений характеристик гидропривода открывает новые возможности совершенствования высокоэффективных устройств гидропривода и гидроавтоматики.

Разделы 1 и 2 пользователя д.т.н., проф. Струтинским В.Б., разделы 6 и 10 написаны к.т.н. Колоть А.В. Разделы 3, 4, 5, 7, 8,