Je me souviens que lorsque j'étudiais pour une maîtrise en 1979, il y avait déjà des ordinateurs analogiques dans l'école et des ordinateurs numériques ont été ajoutés, qui étaient tous de la taille de plusieurs grandes armoires. À cette époque, il y avait un débat sur les avantages des machines analogiques et des machines numériques. En quelques années, les simulateurs se sont raréfiés. Commençant par l'ordinateur numérique, la technologie numérique marche triomphalement depuis cinquante ans. Musique: Quelques années après l'apparition des disques numériques, des disques et des bandes analogiques ont été poussés dans le coin. Le DDD sur le disque signifie que les processus d'enregistrement, de traitement et de stockage sont tous numériques. Dans le passé, les images télévisées avaient souvent des «flocons de neige flottant», ce qui signifie que le signal TV de la technologie analogique a été interféré. Après avoir adopté le numérique, l'image est beaucoup plus claire et stable. Le même fil peut transmettre plus de dix fois le nombre de chaînes de télévision numérique que la télévision analogique.
Pour enregistrer de la vidéo, les disques (numériques) ont remplacé les bandes magnétiques à l'aide de la technologie analogique. En plus de deux décennies, les formats vidéo ont évolué du VCD basse définition (352 × 288 pixels) au DVD, Blu-ray, 4K (3840 × 2160 pixels), 8K ( 7680 × 4320 pixels), c'est mieux que de s'asseoir au premier rang pour regarder un film. Les appareils photo numériques ont remplacé les appareils photo argentiques par la technologie analogique, et les images sont si faciles à post-traiter que même les photographes professionnels les adorent. Le cinéma numérique rend aussi les films cinématographiques obsolètes. Il semble que la technologie numérique soit invincible partout où elle va, et elle a remplacé l'utilisation à long terme de la technologie analogique dans le passé en quelques années seulement. Alors, "l'hydraulique numérique" va-t-elle aussi remplacer l'hydraulique traditionnelle, et pourquoi? C'est à cette question que tente de répondre cet article.
La technologie de simulation est basée sur des quantités analogiques. La technologie numérique est développée sur la base de quantités numériques. Certains concepts connexes sont définis différemment dans différentes catégories. Dans le domaine du contrôle des processus, l'auteur comprend de cette façon. La quantité analogique fait référence à la quantité qui est continue dans le temps et l'espace, transitions progressivement, et peut prendre n'importe quelle valeur dans une certaine plage (domaine de définition). Par exemple, la température de l'huile et le niveau de liquide dans le réservoir d'huile, la course du piston dans le cylindre hydraulique, la pression dans la chambre de charge et le déplacement de la bobine de valve proportionnelle. La quantité discrète fait référence à la quantité discontinue dans le temps ou dans l'espace, et ne prend que plusieurs valeurs discrètes, et il n'y a pas de valeur intermédiaire. Par exemple, la position de la bobine de soupape de commutation, dans des conditions de travail normales, ignore son processus d'ouverture et de fermeture, et ne considère que les deux états de complètement ouvert et fermé, et sa position peut être considérée comme une quantité discrète. Pour un autre exemple, plusieurs pompes quantitatives sont connectées en parallèle, et le débit qui peut être émis est généralement considéré comme une quantité discrète-des combinaisons différentes du débit de sortie de chaque pompe. Les quantités discrètes ne sont pas ordonnées.
Il n'y a pas de limite absolue entre les quantités discrètes et analogiques.
Des quantités analogiques et discrètes existent objectivement.
La quantité numérique est une description artificiellement convenue, abstraite et simplifiée du monde objectif. Les chiffres sont faits pour transmettre des informations, pas de la motivation. L'utilisation de chiffres peut exercer une pression psychologique sur les gens, mais elle ne peut pas transmettre de pression physique.
Les quantités numériques sont commandées.
A une séquence. Par exemple, chaque fois que vous ajoutez 1, le résultat est toujours 1, 2, 3, pas 1, 3, 2. En binaire, les nombres ne sont que 0 et 1, mais il y a aussi une séquence: 0, 1, 10, 11, . ... Les chiffres ont des significations différentes dans des endroits différents. Par exemple, 11, la valeur du 1 à gauche est 10 fois la valeur du 1 à droite en décimal. Trente-cinq mille, tout le monde comprend. Trente-cinq millions ne fonctionneront pas.
Les quantités non ordonnées ne peuvent pas être comptées comme des nombres.
La popularité de la technologie numérique est due au moins aux caractéristiques suivantes.
Anti-interférence élevée
Le monde réel est essentiellement une simulation. Dans le processus de stockage, de transmission et de re-réception, la quantité physique réellement utilisée pour stocker et transmettre des informationsLa rmation sera toujours sujette à des interférences imprévisibles et des pertes indéterminées. Par exemple, le magnétisme sur la bande magnétique va s'affaiblir; les ondes électromagnétiques dans l'air, les fils et les ondes lumineuses dans les fibres optiques, après une transmission à longue distance, l'intensité s'atténuera; les bosses de réflexion sur le disque optique auront également des hauteurs inégales dues à l'oxydation après des décennies de perte. De cette façon, la force réelle du signal reçu sera différente de celle d'origine. Par exemple, la force du signal à l'extrémité de la transmission est de 1.000 ± 0.001V et l'extrémité de réception peut être de 0.990 ± 0.005V. Si vous utilisez la technologie analogique et la traitez en fonction de la force du signal reçu, il y aura une distorsion. Plus il y a de retweets, plus la distorsion est importante. Le principe de base de la technologie numérique est à peu près le suivant: les parties émettrices et receveuses conviennent que la partie émettrice échantillonne la quantité analogique à transmettre pour obtenir des quantités discrètes, puis convertit les quantités discrètes en quantités numériques binaires composées de 0 et 1 numériques une par une, Et utilise des impulsions en groupes pour obtenir des quantités discrètes. Envoyé au destinataire. Le récepteur considère les impulsions reçues avec une amplitude inférieure à une certaine valeur, par exemple 0.3 impulsions comme 0, et les amplitudes dans une certaine plage, par exemple, 0.7 leb 1.3 impulsions comme 1, et toutes les impulsions en dehors de cette plage comme 1. invalide. Ensuite, convertissez les nombres binaires groupés en nombres octaux, hexadécimaux ou décimaux utilisés dans la vie quotidienne si nécessaire, puis rétablissez-les en quantités analogiques. Cela a un anti-interférence très élevé, et a atteint une forte reproductibilité, de sorte qu'il peut être transmis plusieurs fois. Principe de la transmission de signaux codés binaires signal A reçu B-signal numérique binaire interprété selon la convention Anti-interférence, le binaire est meilleur que toutes les autres bases, par exemple ternaire. Par conséquent, la technologie numérique qui est populaire dans toute la société est en fait la technologie numérique binaire. La fréquence de transmission du signal codé est généralement fixe, mais au lieu d'utiliser Hz comme unité, elle utilise b/(débit binaire binaire, le nombre de chiffres pouvant être transmis par seconde), des premiers milliers de b/s aux centaines actuelles Milliers de b/s (Mb/s) ou même des milliards (Gb/s).
Vérifiabilité
Il est facile de vérifier après la quantité analogique est convertie en quantité numérique. Par exemple, envoyez un code de contrôle à la fin de l'envoi d'un lot de données. Il est convenu que les deux derniers chiffres de la somme de ce lot de données devraient être égaux au code de contrôle. Sinon, ce lot de données n'est pas valide et demande de renvoi. La fiabilité des informations est encore améliorée en étant vérifiable.
Capacité d'expression complète
En utilisant une série de combinaisons numériques, la technologie numérique peut maintenant exprimer presque tous les textes utilisés dans le monde en même temps, et exprimer divers sons, couleurs, images, musique, films, etc., et sa distorsion a atteint le niveau que les gens ordinaires ne peuvent pas percevoir.
Programmabilité
Les programmes informatiques développés sur la base de la technologie numérique peuvent être exécutés par des ordinateurs d'une part, et peuvent exprimer une logique extrêmement complexe d'autre part, afin que les ordinateurs puissent réaliser un contrôle de processus complexe et avoir une certaine capacité d'auto-apprentissage. Avancée intelligente.
Capacité de calcul à grande vitesse
L'unité centrale de traitement (CPU) des téléphones mobiles a pu effectuer des centaines de millions d'opérations arithmétiques et logiques par seconde. Certains téléphones mobiles sont équipés de processeurs 4 (cœurs 4) en même temps, et son calcul-la capacité d'exécuter des programmes complexes est difficile à imaginer.
Capacité de transfert à grande vitesse
La technologie numérique, d'une part, a une vitesse de 300,000 km/s en raison de l'utilisation des ondes électromagnétiques et de la propagation des ondes lumineuses. En revanche, la transmission à des fréquences extrêmement élevées (3G, 4G, et 5G des téléphones mobiles appliquent essentiellement des fréquences plus élevées) peut transporter beaucoup d'informations. Désormais, le taux de transmission de la fibre optique domestique peut atteindre 100 Mb/s, et il est déjà possible de transmettre de la vidéo haute résolution de manière synchrone. En moins d'un seCond, les quatre classiques classiques peuvent être transmis.
Haut niveau d'intégration
Maintenant, le disque dur portable a la taille d'une paume et a une capacité de stockage de plus de 2T, ce qui équivaut à 1 billion de caractères chinois et à environ 800,000 exemplaires de A Dream of Red Mansions. Cependant, la capacité de stockage des serveurs cloud à grande échelle est difficile à décrire dans le langage courant. Le signal numérique binaire est représenté par deux états stables du circuit, par conséquent, les composants du circuit ne nécessitent pas de haute précision et peuvent être compressés à une très petite taille. À l'heure actuelle, la taille des composants dans les circuits intégrés à grande échelle n'est que de quelques centaines ou un millième de cheveux, et un circuit intégré de la taille d'une graine de sésame peut contenir des millions de composants électroniques.
Prix bas
Le silicium, principale matière première de fabrication de circuits intégrés, est le deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, il est donc inépuisable. Au cours des cinquante dernières années, alors que les technologies de fabrication ont mûri et que les circuits intégrés ont diminué de taille, le prix des circuits intégrés ayant la même fonction a diminué de moitié tous les 18 mois.
L'Internet
L'Internet puissant développé sur la base des caractéristiques ci-dessus est entré dans chaque foyer et même dans la poche de tout le monde. La technologie numérique est basée sur la numérisation de l'information, mais la raison pour laquelle elle peut remplacer la technologie analogique est indissociable de la prise en charge des caractéristiques susmentionnées dans de nombreux aspects, qui sont tous indispensables. Imaginez si le téléphone portable est toujours aussi grand que le grand téléphone portable il y a 20 ans, ou si l'écran n'est que noir et blanc, ou si la mémoire est pleine après avoir pris 3 photos, ou ne peut pas se connecter à Internet, ou publier une photo dans Moments Cela prend une heure, Ou il en coûte 100 yuan pour envoyer une copie. Le numérique sera-t-il toujours aussi populaire?
Même ainsi, la technologie numérique a ses limites. Il n'est utilisé que pour transmettre des informations, la tension n'est que de quelques V, le courant n'est que de quelques µA et la puissance transmise est insignifiante pour la technologie d'ingénierie de la vie quotidienne.
Il y a encore beaucoup d'informations, mais il est dommage qu'il soit encore nécessaire d'utiliser le langage pour faire des descriptions peu visibles et extrêmement subjectives. Il n'y a eu aucun rapport public sur l'application réussie de la numérisation, comme des informations sur le parfum et le goût des aliments.
Le courant de fonctionnement entre les composants électroniques d'un ordinateur est inférieur à quelques µA. Pour contrôler les composants hydrauliques, le courant de signal requis est d'au moins des dizaines de mA, ce qui représente plus de 10,000 fois le courant interne de l'ordinateur. Par conséquent, l'ordinateur a besoin d'amplification de puissance pour entraîner des composants hydrauliques, et il est impossible de se connecter directement. Les composants électroniques de l'ordinateur transmettent des signaux parallèles à travers le bus interne, du début 8 bits au 64 bits désormais courant. Tout signal de sortie nécessite des composants électroniques spéciaux pour retirer la conversion et l'amplification de ce bus interne, qu'il s'agisse d'un signal analogique pour contrôler une servo-vanne, d'un signal PWM pour contrôler une valve proportionnelle, ou un signal PNM pour piloter un moteur pas à pas; même le signal de commutation le plus simple, Nécessite également un composant électronique dédié pour récupérer un certain bit du bus parallèle. L'interface de sortie d'un ordinateur personnel avait un port parallèle à 25 broches pour la connexion à une imprimante et un port série à 9 broches pour la connexion à une souris, mais maintenant il n'y a que des prises d'écouteurs, des interfaces HDMI et USB. Aucune de ces interfaces ne peut être directement connectée à des composants hydrauliques. Certains ordinateurs de contrôle industriels ou PC ont des interfaces spéciales, qui peuvent produire des signaux analogiques, des signaux PWM, des signaux PNM et des signaux de commutation pour contrôler les composants hydrauliques, mais ils sont tous spécialement définis en fonction des besoins. Différents composants électroniques et amplificateurs présentent des différences de prix, mais dans l'industrie électronique très développée d'aujourd'hui, ces différences de prix sont négligeables par rapport au coût de l'ensemble du système hydraulique. Par conséquent, il est vrai que "l'ordinateur contrôle les composants hydrauliques discrets sans avoir besoin d'un compon de conversion D/AEnts ", mais la soi-disant" hydraulique numérique peut être directement connectée à l'ordinateur "est une rumeur et un bluff!
En Europe, la recherche sur l'hydraulique numérique est principalement concentrée dans plusieurs instituts de recherche tels que l'Université de technologie de Tampere en Finlande et l'Université Johannes Kepler de Linz en Autriche. M. Linjama de l'Université de technologie de Tampere a proposé une fois la définition suivante: Systèmes méshydrauliques et pneumatiques de puissance fluide numérique ayant des composants à valeurs discrètes contrôlant activement la sortie du système. Remarque: cette définition se réfère uniquement aux systèmes numériques et aux composants discrets, et non aux composants numériques.
Il ne fait aucun doute que nous devons constamment innover et remplacer les anciens produits par des produits nouveaux et meilleurs. Et mettez les besoins du client en premier. Ceux qui s'engagent dans la technologie et créent une entreprise devraient donner la priorité aux besoins des clients à tout moment et aux avantages que leur propre technologie peut apporter aux clients. Par exemple, les cylindres hydrauliques sont utilisés par les clients pour entraîner des charges. Par conséquent, la première priorité est l'itinéraire. Ensuite, quelle est la pression de travail nominale, à quel point le test de pression a été élevé et des centaines de milliers de tests de durabilité ont été effectués, comment est la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion de la tige de piston? Ramper, s'il répond aux exigences minimales des normes de l'industrie, et ainsi de suite. À l'heure actuelle, la grande majorité des cylindres hydrauliques, en particulier ceux utilisés dans les machines de construction, sont contrôlés manuellement, c'est-à-dire en boucle fermée manuellement, et ne nécessitent pas de positionnement automatique. S'il s'agit d'un cylindre hydraulique de positionnement automatique, il est nécessaire de parler de la répétabilité et de la précision de positionnement lorsque la charge change et que la pression de la source d'huile change, ainsi que des caractéristiques de réponse dynamique. Parlons des données mesurées. Sur le plan intérieur et international, il existe au moins un millier d'entreprises qui peuvent fabriquer des vérins hydrauliques. Il est relativement facile de dire qu'il a atteint le niveau avancé national. Mais pour atteindre le niveau avancé international, il aurait au moins dû étudier et inspecter le niveau de huit ou dix usines de fabrication de pointe dans le monde.
Les fonctions et les tâches doivent être fondamentalement les mêmes. Il n'a pas de sens de comparer les composants avec différentes fonctions et tâches et de parler de remplacement.
Le rapport qualité-prix est meilleur: ou la performance est meilleure, mais le prix n'augmente pas beaucoup; Ou la performance n'est pas mauvaise, mais le prix est évidemment bas. La performance ici devrait être généralisée, y compris la durabilité, la protection de l'environnement et ainsi de suite. Le prix ici devrait prendre en compte non seulement les coûts de R & D, de conception et de fabrication, mais aussi les coûts de remplacement et de substitution. Par conséquent, pour dire qu'un composant est plus avancé et peut remplacer un autre composant, il est nécessaire de comparer de manière exhaustive les données de performance obtenues grâce à des tests de manière réaliste et de comparer divers coûts. Il ne suffit pas de comparer un seul point. Par exemple, bien que la servo-valve avec rétroaction soit évidemment supérieure à la valve proportionnelle électrique à boucle ouverte commune en termes de répétabilité, de linéarité, d'hystérésis, etc., sa quantité d'application et sa portée sont bien inférieures à celle de la valve proportionnelle électrique, non seulement en raison de la structure compliquée et de l'incapacité de réduire le coût de fabrication, Mais aussi en raison de la sensibilité à la pollution et d'autres problèmes. De plus, différentes applications ont souvent des évaluations différentes pour savoir si les performances sont excellentes ou non. C'est une excellente performance dans une application, et elle peut ne pas être prise au sérieux dans une autre application. Par exemple, la durabilité du travail, les navires océaniques espèrent durer 20 ans, tandis que les missiles n'ont besoin que de quelques minutes.
Les démons se cachent dans les détails. De nombreuses idées ne seront pas exposées aux détails tant qu'elles ne seront pas réellement fabriquées et utilisées, afin de savoir si elles sont adaptées à la vulgarisation. Le train maglev en est un exemple. Théoriquement, c'est extrêmement beau: le train est suspendu dans les airs par la force magnétique, et il n'y a pas de frottement avec le sol. Cependant, lorsqu'il était réellement fabriqué, on estimait qu'il était coûteux et difficile à promouvoir.
</Li>Les nouvelles technologies peuvent ne pas être en mesure de remplacer l'ancienne technologie. Par exemple, la locomotive de traction du train, la plus ancienne locomotive à vapeur apparue, vers 1825; Puis vint la locomotive électrique, vers 1840; Puis vint la locomotive diesel, vers 1920. À l'heure actuelle, les locomotives à vapeur sont essentiellement hors d'usage, bien que les locomotives diesel soient toujours largement utilisées, mais maintenant les 14 trains à grande vitesse sont tous conduits à l'électricité. Pour un autre exemple, le moteur à essence a été inventé en 1883. Le moteur diesel a été inventé neuf ans plus tard, et il a été favorisé pendant de nombreuses années en raison de sa grande production. C'est presque la seule source d'énergie dans les navires, les camions et les machines de construction mobiles, et elle est également divisée avec les moteurs à essence dans les voitures. Cependant, selon le récent rapport du ministère fédéral allemand de la Protection de l'environnement, les moteurs diesel sont les principales sources d'émission de particules fines PM10 et NO 2 en Allemagne, ils ont donc été critiqués. En Allemagne, les voitures diesel répondant aux normes d'émissions E5 ont été autorisées à être mises sur le marché en 2015, et elles ont été interdites d'entrer dans la zone urbaine de Stuttgart en 2017. Munich, Cologne et d'autres villes se préparent également à prendre des mesures similaires [7]. L'industrie automobile déplore que la vie des moteurs diesel soit en péril. Par conséquent, il est naïf de prétendre qu'un artefact a été inventé, qui peut remplacer tous les composants hydrauliques existants, et il ignore la profondeur de la technologie hydraulique et son application étendue et complexe.
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