專利名稱：一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，屬于電液伺服閥的測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電液伺服閥是結(jié)合了機(jī)械、電子和液壓技術(shù)的高精密部件，具有控制精度高、響應(yīng)速度快、信號(hào)處理靈活、輸出功率大和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金機(jī)械、航空航天、艦船和兵器工業(yè)等主要領(lǐng)域。電液伺服閥的檢測(cè)對(duì)于保證伺服閥的性能指標(biāo)及保證電液伺服控制系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速、穩(wěn)定的工作有重要的意義。FESTO TP511實(shí)驗(yàn)臺(tái)是德國(guó)FESTO公司生產(chǎn)的液壓伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其物理硬件條件在現(xiàn)在也應(yīng)屬國(guó)際先進(jìn)水平，許多國(guó)內(nèi)的教學(xué)儀器廠的部分液壓與氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)也是模仿FESTO的配置。但它仍舊采用傳統(tǒng)的手工測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用按鈕、信號(hào)發(fā)生器、記錄儀、示波器等來實(shí)現(xiàn)，測(cè)試成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)試時(shí)受人為因素影響大，測(cè)試準(zhǔn)確性較差， 精度低。已經(jīng)很難適應(yīng)液壓與氣動(dòng)行業(yè)對(duì)機(jī)電液一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和監(jiān)控等的要求。隨著信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的測(cè)試系統(tǒng)，即CAT系統(tǒng)。目前，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)在液壓測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，由于電液伺服閥是非常復(fù)雜而又精密的伺服元件，其性能參數(shù)和指標(biāo)要求非常繁多，要求也十分嚴(yán)格，電液伺服閥的性能測(cè)試一直受到重視。在計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用研究方面，由于電液伺服閥的種類繁多，同時(shí)傳感器、信號(hào)發(fā)生器及測(cè)量?jī)x器儀表的選用不同，電液伺服閥性能測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成呈現(xiàn)出多樣性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以raSTO TP511為目的提供一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，該裝置有效地改善了測(cè)控系統(tǒng)環(huán)境，大大簡(jiǎn)化了操作步驟，提高了測(cè)試的精度與效率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，包括泵源，濾油器，電液伺服閥，比例溢流閥，液壓缸， 壓力流量位移傳感器，控制箱，計(jì)算機(jī)。壓力流量位移傳感器的信號(hào)經(jīng)過控制箱中的信號(hào)調(diào)理電路后，由控制箱中的高速采集卡對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同的液壓特性回路打開對(duì)應(yīng)的測(cè)試模塊，通過計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)給伺服閥，完成傳感器信號(hào)的采集、運(yùn)算、 記錄，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制對(duì)應(yīng)的曲線、計(jì)算電液伺服閥的各性能特性參數(shù)、生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的各傳感器狀態(tài)及油路運(yùn)動(dòng)過程。所述測(cè)控系統(tǒng)中，所述傳感器上裝有快速插頭，用于傳感器與系統(tǒng)連接。所述的高速采集卡為12位USB^^數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡一方面是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；另一方面是USB數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)的USB接口相連，實(shí)現(xiàn)即插即用。所述的控制箱中裝有直流穩(wěn)壓電源、信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集卡，直流穩(wěn)壓電源提供 +12V、-12V、+24V、+5V直流電源，信號(hào)調(diào)理電路具有電流轉(zhuǎn)換、硬件濾波、信號(hào)放大跟隨、力口減運(yùn)算功能。所述的計(jì)算電液伺服閥的各性能特性參數(shù)是通過最小二乘法擬合算法和牛頓迭代求解多項(xiàng)式算法實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明開發(fā)出的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)控系統(tǒng)操作步驟如下首先根據(jù)性能測(cè)試原理搭建各液壓測(cè)試回路，然后打開計(jì)算機(jī)測(cè)控軟件中的對(duì)應(yīng)測(cè)試模塊，輸入一些必要參數(shù)后，點(diǎn)擊開始測(cè)試，計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)輸出、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理，通過點(diǎn)擊功能按鈕測(cè)得對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并繪制出對(duì)應(yīng)的特性曲線，計(jì)算出特性參數(shù)值。本發(fā)明測(cè)控系統(tǒng)對(duì)比原有FESTO TP511實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng)有效地改善了測(cè)控系統(tǒng)環(huán)境，解決了傳統(tǒng)測(cè)試方法存在的問題，大大簡(jiǎn)化了測(cè)試過程與操作步驟，顯著提高了電液伺服閥性能測(cè)試精度與效率。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。圖2為本發(fā)明硬件調(diào)理電路原理圖。圖3為本發(fā)明測(cè)控系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如附圖1所示，各傳感器的輸入電流信號(hào)首先經(jīng)過硬件調(diào)理電路，轉(zhuǎn)變成可輸入采集卡的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后通過數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)備進(jìn)行A/D采樣，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，通過 USB通信線與計(jì)算機(jī)連接；實(shí)驗(yàn)過程中所需的信號(hào)，均由軟件編制的信號(hào)發(fā)生，通過采集卡 D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)直接輸送給電液伺服閥，伺服閥將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓力信號(hào)驅(qū)動(dòng)液壓缸動(dòng)作。如附圖2所示，硬件調(diào)理電路具有電流轉(zhuǎn)換、硬件濾波、信號(hào)放大跟隨、加減運(yùn)算等作用。電流信號(hào)不能直接被計(jì)算機(jī)采集，通過硬件調(diào)理電路的高精度電阻、放大、運(yùn)算電路，轉(zhuǎn)變?yōu)?-10V的電壓信號(hào)；硬件濾波的作用是消除原始信號(hào)中所包含的噪聲信號(hào)，防止測(cè)試時(shí)造成信號(hào)幅值衰減和相位滯后，使信號(hào)平穩(wěn)；信號(hào)放大跟隨的作用是將1-5V的電壓信號(hào)放大2. 5倍至2. 5-12. 5V，并且防止調(diào)理電路連接到測(cè)控系統(tǒng)中時(shí)其他電路對(duì)調(diào)理電路產(chǎn)生影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能；加減運(yùn)算的作用是調(diào)理信號(hào)幅值，使 2. 5-12. 5V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?-10V的標(biāo)準(zhǔn)電壓。如附圖3所示，測(cè)控系統(tǒng)一共分為三大測(cè)試模塊電液伺服閥靜態(tài)特性模塊、PID 閉環(huán)控制模塊、電液伺服閥動(dòng)態(tài)特性模塊。其中，電液伺服閥靜態(tài)特性模塊又分為壓力增益特性、空載流量特性、壓力流量特性、內(nèi)泄漏特性；PID閉環(huán)控制模塊又分為PID位置閉環(huán)控制與PID壓力閉環(huán)控制。根據(jù)各特性測(cè)試原理以及需要測(cè)得的參數(shù)編寫測(cè)控軟件，在做實(shí)驗(yàn)的過程中，首先連接特性測(cè)試回路，檢查回路是否連接好，然后打開控制箱電源與泵源，之后打開對(duì)應(yīng)測(cè)控系統(tǒng)模塊，點(diǎn)擊測(cè)控系統(tǒng)中的按鈕完成實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)過程中所需的控制信號(hào)，均由軟件編制的信號(hào)發(fā)生，測(cè)試功能由程序中的各模塊實(shí)現(xiàn)，大大降低了系統(tǒng)成本。
權(quán)利要求
1 一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，包括泵源，濾油器，電液伺服閥，比例溢流閥，液壓缸，壓力、流量、位移傳感器，控制箱，計(jì)算機(jī)，其特征在于采用傳感器作為壓力、流量、位移檢測(cè)元件，壓力、流量、位移信號(hào)經(jīng)過控制箱中的信號(hào)調(diào)理電路后，由控制箱中的高速采集卡對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同的液壓特性回路打開對(duì)應(yīng)的測(cè)試模塊，通過計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)給伺服閥，完成傳感器信號(hào)的采集、運(yùn)算、記錄，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制對(duì)應(yīng)的曲線、 計(jì)算電液伺服閥的各性能特性參數(shù)、生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的各傳感器狀態(tài)及油路運(yùn)動(dòng)過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于在所述傳感器上裝有快速插頭，用于傳感器與系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述的高速采集卡為12位USB^^數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡一方面是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；另一方面是USB數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)的USB接口相連，實(shí)現(xiàn)即插即用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述的控制箱中裝有直流穩(wěn)壓電源、信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集卡，直流穩(wěn)壓電源提供+12V、-12V、+24V、+5V直流電源，信號(hào)調(diào)理電路具有電流轉(zhuǎn)換、硬件濾波、信號(hào)放大跟隨、加減運(yùn)算功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)算電液伺服閥的各性能特性參數(shù)是通過最小二乘法擬合算法和牛頓迭代求解多項(xiàng)式算法實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
一種電液伺服閥測(cè)控系統(tǒng)，由硬件與軟件部分組成，硬件部分包括傳感器、采集卡、信號(hào)調(diào)理電路、計(jì)算機(jī)；軟件部分分為三大測(cè)試模塊電液伺服閥靜態(tài)特性模塊、PID閉環(huán)控制模塊、電液伺服閥動(dòng)態(tài)特性模塊。首先各傳感器信號(hào)經(jīng)過硬件調(diào)理電路，采集卡A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由軟件編制的信號(hào)通過采集卡D/A轉(zhuǎn)換后作為伺服閥的控制信號(hào)，測(cè)試功能由程序中的各模塊實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明有效地改善了測(cè)控系統(tǒng)的環(huán)境，降低了電液伺服閥的測(cè)試成本和人為因素的影響，大大簡(jiǎn)化了操作步驟，提高了測(cè)試的精度與效率。
文檔編號(hào)F15B19/00GK102478033SQ201010565170
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者卞軍, 李艷杰 申請(qǐng)人:沈陽理工大學(xué)