Entwurf Hydraulischer Maschinen: Modellbildung, Stabilitätsanalyse Und Simulation Hydrostatischer Antriebe Und Steuerungen

ISBN-13: 9783642635748 / Niemiecki / Miękka / 2013 / 259 str.

Peter Beater

Opis

Dieses Buch behandelt die Anwendung der modernen Systemtheorie und den Einsatz von Digitalrechnern bei der Entwicklung hydrostatischer Antriebe und Steuerungen. Ausgangspunkt ist die Modellbildung, d. h. die Beschreibung des Antriebs durch Gleichungen. Diese werden bei der Stabilitatsanalyse untersucht, um ein stabiles, schwingungsfreies Arbeiten des Systems zu erreichen. Anschliessend erfolgt die Simualtion des Betriebsverhaltens mit Hilfe eines Digitalrechners, um anhand von errechneten Zeitsignalen bereits vor dem Bau eines Prototypen die Konstruktion optimieren zu konnen. Zahlreiche Beispiele, denen industrielle Aufgabenstellungen zugrunde liegen, veranschaulichen die im Buch erlauterte Theorie."

Spis treści

1 Einführende Übersicht.- 2 Modellbildung mit Hilfe physikalischer Gesetze.- 2.1 Eigenschaften des inkompressiblen, masselosen Fluids.- 2.1.1 Druckkraft auf eine Wand.- 2.1.2 Durchfluß durch Spalte.- 2.1.3 Viskosität von Mineralöl.- 2.1.4 Durchfluß durch Blenden.- 2.1.5 Durchfluß durch Ventile.- 2.2 Einfluß der Kompressibilität des Hydrauliköls.- 2.2.1 Elastizität einer Ölsäule.- 2.2.2 Druckaufbau in einem Volumen.- 2.3 Eigenschaften des massebehafteten Öls.- 2.3.1 Strömungskräfte an Ventilschiebern.- 2.3.2 Induktivität kleiner Spalte und Leitungen.- 2.4 Modellieren von Leitungen.- 2.4.1 Reibungsverluste in Leitungen.- 2.4.2 Modellieren der Leitungsdynamik bei Reibungsfreiheit.- 2.4.3 Impedanzen hydraulischer Komponenten.- 2.4.4 Simulation reibungsfreier Leitungsströmung.- 2.4.5 Modellieren reibungsbehafteter Leitungsdynamik.- 2.4.6 Simulation reibungsbehafteter Leitungsströmung.- 3 Modellbildung durch Beschreibung des Eingangs-/Ausgangsverhaltens.- 3.1 Stationäre Zusammenhänge.- 3.1.1 Reibungskräfte an Kolben.- 3.1.2 Fördercharakteristik von Hydropumpen.- 3.1.3 Volumenstrompulsation.- 3.1.4 Verhalten von Hydromotoren.- 3.1.5 Beschreibung von Dieselmotoren.- 3.2 Bilineare Systemmodelle.- 4 Eigenschaften linearer Modelle.- 4.1 Definition linearer Systeme.- 4.2 Linearisierung nichtlinearer Systeme.- 4.3 Beschreibung im Zeitbereich.- 4.3.1 Laplace-Transformation.- 4.3.2 Die Übertragungsfunktion.- 4.3.3 Das Verzögerungsglied erster Ordnung.- 4.3.4 Das Verzögerungsglied zweiter Ordnung.- 4.3.5 Der Integrator.- 4.3.6 Der Differenzierer.- 4.3.7 Der Allpaß.- 4.3.8 Systeme mit Totzeit.- 4.3.9 Dynamische Glieder höherer Ordnung.- 4.4 Beschreibung im Frequenzbereich.- 4.4.1 Verzögerungsglied erster Ordnung.- 4.4.2 Verzögerungsglied zweiter Ordnung.- 4.4.3 Der Integrator.- 4.4.4 Der Differenzierer.- 4.4.5 Der Allpaß.- 4.4.6 Systeme mit Totzeit.- 4.4.7 Dynamische Glieder höherer Ordnung.- 4.5 Darstellung im Zustandsraum.- 5 Aufstellen von Gesamtmodellen.- 5.1 Verbinden von Teilmodellen.- 5.2 Hydraulische Widerstandsketten.- 5.3 Modellieren von Unstetigkeiten.- 5.4 Erforderliche Modellgüte.- 6 Stabilitätsanalyse.- 6.1 Stabilität linearer, zeitinvarianter Systeme.- 6.1.1 Stabilitätsbedingung für lineare Systeme.- 6.1.2 Numerische Stabilitätsanalyse.- 6.1.3 Stabilitätsbedingungen für den einschleifigen Regelkreis.- 6.2 Stabilitätsanalyse mit Hilfe der Beschreibungsfunktion.- 6.3 Stabilitätsanalyse reibungsbehafteter Systeme.- 7 Digitale Simulation.- 7.1 Grundzüge von Simulationssprachen.- 7.2 Behandlung von Unstetigkeiten.- 7.3 Beispiel eines CSSL-Programms.- 7.4 Dymola, eine moderne Simulationssprache.- 8 Numerische Integration.- 8.1 Integrationsverfahren.- 8.1.1 Euler-Cauchy-Verfahren.- 8.1.2 Runge-Kutta-Verfahren.- 8.1.3 Mehrschrittverfahren.- 8.2 Rechentechnische Behandlung von Ereignissen.- 8.3 Wahl des Integrationsverfahrens.- 9 Beispiele.- 9.1 Modellbildung und Simulation eines Druckregelventils.- 9.2 Simulation eines hydrostatischen Getriebes.- 9.3 Analyse eines Bremssystems.- Literatur.

Blurb

Dieses Buch behandelt die Anwendung der modernen Systemtheorie und den Einsatz von Digitalrechnern bei der Entwicklung hydrostatischer Antriebe und Steuerungen. Ausgangspunkt ist die Modellbildung, d.h. die Beschreibung des Antriebs durch Gleichungen. Diese werden bei der Stabilitätsanalyse untersucht, um ein stabiles, schwingungsfreies Arbeiten des Systems zu erreichen. Anschließend erfolgt die Simualtion des Betriebsverhaltens mit Hilfe eines Digitalrechners, um anhand von errechneten Zeitsignalen bereits vor dem Bau eines Prototypen die Konstruktion optimieren zu können. Zahlreiche Beispiele, denen industrielle Aufgabenstellungen zugrunde liegen, veranschaulichen die im Buch erläuterte Theorie.