Математичне моделювання стохастичних процесів у системах приводів

Математичне моделювання стохастичних процесів у системах гідроприводу являє собою крупну наукову проблему, яка має важливе теоретичне і прикладне значення. Гідропривід є специфічним класом механічних систем із рідини робочим середовищем, яке має особливі властивості. Особливості робочого середовища гідроприводу обумовлюють надзвичайно складні динамічні робочі процеси, що мають місце в гідроприводі.

В даний час робочі процеси гідроприводу вивчені недостатньо. Наявні теоретичні концепції базуються на застосуванні фундаментальних наукових положень гідродинаміки та гідравліки. Використання їх для моделювання реальних систем приводів потребує суттєвої корекцій одержаних результатів і висновків.

Більшість із робочих процесів гідроприводу характеризується змінами і невизначеністю своїх параметрів. Число таких параметрів обчислюється десятками і сотнями, а їх вклад в формування характеристик гідроприводу складає десяті і соті долі відсотків. Складність і невизначеність робочих процесів гідроприводу приводить до зміни характеристик елементів гідроприводу. Змінюються параметри гідравлічного опору при переміщенні статичних об’ємів рідин. Випадкових змін зазнають схеми і режими руху рідини в пристроях гідроприводу. Це має місце внаслідок проявів відривних та кавітаційних явищ.

Зміни параметрів робочих процесів приводять до хаотичних змін характеристик елементів гідроприводу. В певних межах змінюються інтегральні характеристики. Це проявляється нестабільністю роботи окремих агрегатів, схильних до автоколивань, вібрації окремих деталей.

Відповідно оцінка дії всього комплексу різноманітних параметрів, які визначають характеристики гідроприводу, повинна здійснюватись статистичними методами із врахуванням стохастичних параметрів робочих процесів та характеристик елементів гідроприводу.

Традиційно для математичного моделювання деяких характеристик гідроприводу застосовують випадкові процеси. Це зокрема визначення поточних значень тиску, пульсацій витрати, шумові характеристики гідроприводу. Знаходяться осереднені значення деяких параметрів, розсіяння, частотні діапазони динамічних дій (віброакустичних). Оцінка всього комплексу характеристик гідроприводу методами теорії ймовірності до даного часу не проводилась.

В даній монографії викладені результати багаторічних розробок авторів у галузі математичного моделювання стохастичних процесів, що мають місце у системах приводів, зокрема в системах гідроприводу.

Результати досліджень систематизовані і об’єднані в чотири частини.

В першій частині (розділ 1 і 2) наведені основні положення теорії випадкових величин і випадкових процесів, методи їх моделювання засобами сучасних математичних пакетів та оригінальні розробки авторів по практичним методикам синтезу випадкових процесів, які рекомендуються при моделюванні систем приводів.

В другій частині монографії, яка об’єднує розділи 3, 4, 5 дано аналіз робочих процесів гідроприводу, як причини випадкових змін його характеристик. Розглянуті випадкові зміни характеристик окремих елементів гідроприводу та систем приводів у цілому. Сформульовані основні концептуальні положення математичного моделювання стохастичних процесів у системах приводів.

В третій частині монографії (розділи 6 і 7) дано практичне застосування розроблених методів математичного моделювання стохастичних процесів для конкретних автономних систем гідроприводу — гідравлічних амортизаторів рухомого складу залізниць.

В четвертій частині, яка об’єднує розділи 8, 9 і 10 наведено результати моделювання спеціального розробленого стендового обладнання для діагностичних випробувань гідравлічних амортизаторів, методи аналізу результатів випробувань та технологічні методи підвищення якості нежорстких деталей стендового обладнання та деталей гідравлічних амортизаторів.

Оцінка впливу випадкових факторів, що мають місце в процесі випробувань дала можливість суттєво підвищити достовірність діагностичних випробувань, значно розширити їх інформативність. Запропоновані спеціальні методи обробки результатів випробувань, які базуються на комп’ютерній обробці експериментально визначених характеристик амортизаторів і враховують стохастичний характер процесів, які мають місце в системах приводів амортизатора і стендового обладнання.

Розглянуто проблеми технологічного забезпечення якості відповідальних деталей системи гідроприводів. Представлено рішення задачі керування точністю геометричних параметрів нежорстких деталей та технічні засоби її реалізації за нетрадиційними технологіями.

Матеріали, викладені в монографії, мають загальний характер. їх застосування особливо ефективно для дослідження точних гідравлічних приводів. Це слідкуючі приводи металорізальних верстатів, іншого технологічного обладнання. Виявлення і аналіз випадкових змін характеристик гідроприводу відкриває нові можливості вдосконалення високоефективних пристроїв гідроприводу та гідроавтоматики.

Розділи 1 і 2 написані д.т.н., проф. Струтинським В.Б., розділи 6 та 10 написані к.т.н. Колотом О.В. Розділи 3, 4, 5, 7, 8, 9 написані д.т.н, проф. Струтинським В.Б. та к.т.н. Колотом О.В. спільно.

Автори виражають глибоку вдячність колективу кафедри конструювання верстатів та машин Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» та колективу науково-виробничого підприємства АТ «МІНЕТЕК» за допомогу в обробці результатів досліджень та оформленні монографії.