應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法，所述系統(tǒng)包括高頻伺服油缸、伺服閥、伺服閥放大器、PLC控制器以及位移傳感器，PLC控制器包括CPU、帶超采樣的第一AI模塊和AO模塊，第一AI模塊和AO模塊分別與CPU相連，位移傳感器分別與第一AI模塊和高頻伺服油缸相連，伺服閥放大器分別與AO模塊和伺服閥相連，所述伺服閥與高頻伺服油缸相連；所述方法通過CPU使設(shè)定輸入正弦信號與實際輸出位移信號進(jìn)行PID和線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號的振幅、相角和偏差，控制伺服閥的閥芯動作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸的實際輸出位移信號與所設(shè)定輸入正弦信號保持同步。本發(fā)明的伺服激振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)成本低，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電液伺服激振系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法，屬于汽車檢測和高頻電液伺服控制領(lǐng)域【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電液激振系統(tǒng)是考察汽車零部件可靠性和耐久性的重要設(shè)備，在汽車檢測行業(yè)應(yīng)用廣泛。隨著人們對汽車零部件動態(tài)試驗的日益重視，低頻率的電液激振系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，需要高頻率的液壓振動臺來完成振動試驗，同時,高頻響電液激振系統(tǒng)還能拓展待檢產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品特性范圍。然而，國內(nèi)IOOHz以上的高頻電液伺服激振系統(tǒng)基本從國外購買，引進(jìn)國外高頻試驗臺價格昂貴，一般企業(yè)無力承擔(dān)，本專利所涉及的控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，技術(shù)含量高、價格合理且滿足企業(yè)生產(chǎn)要求的高頻電液伺服激振試驗臺。
[0003]高頻電液伺服激振系統(tǒng)，是一種應(yīng)用領(lǐng)域很廣的產(chǎn)品，能夠生產(chǎn)這種產(chǎn)品，將使我們在高端市場競爭能力大為提高，高頻電液伺服激振系統(tǒng)的加工費用和材料費用與普通電液伺服系統(tǒng)相比相差不大，但售價可以是普通系統(tǒng)的幾倍甚至幾十倍，利潤空間大，經(jīng)濟效益大。
[0004]2011年，我國汽車生產(chǎn)量達(dá)到1800萬輛，與此同時，汽車生產(chǎn)企業(yè)對高頻響激振系統(tǒng)的需求正呈逐年上升趨勢，因此，具有高頻特性、高精度性和高控制性能的伺服液壓系統(tǒng)市場前景廣闊。從橫行發(fā)展的角度上，高頻激振系統(tǒng)可向高頻大噸位發(fā)展；縱向發(fā)展的角度上，高頻激振系統(tǒng)可應(yīng)用于其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)，因此，充分發(fā)揮好高頻電液伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢，市場前景廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中電液伺服激振系統(tǒng)高頻時信號發(fā)生波形差和信號跟蹤精度不高的`問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)成本低的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0008]應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括高頻伺服油缸、伺服閥、伺服閥放大器、PLC控制器以及用于檢測高頻伺服油缸位移的位移傳感器，所述PLC控制器包括CPU、帶超采樣的第一 Al模塊和帶超采樣的AO模塊，所述第一 Al模塊和AO模塊分別與CPU相連，所述位移傳感器分別與第一 Al模塊和高頻伺服油缸相連，所述伺服閥放大器分別與AO模塊和伺服閥相連，所述伺服閥與高頻伺服油缸相連。
[0009]作為一種實施方案，所述PLC控制器還包括第二 Al模塊，所述第二 AJ模塊與CPU相連。
[0010]作為一種實施方案，所述系統(tǒng)還包括用于檢測工件所受拉壓力的力傳感器，所述力傳感器與第二 Al模塊相連。
[0011]作為一種實施方案，所述系統(tǒng)還包括用于檢測進(jìn)出口油路壓力的壓力傳感器，所述壓力傳感器與第二 AJ模塊相連。
[0012]作為一種實施方案，步驟2)所述通過第一 Al模塊進(jìn)行處理是通過第一 Al模塊把每個掃描周期輸入信號分成100份進(jìn)行處理。
[0013]作為一種實施方案，步驟4)所述通過AO模塊進(jìn)行處理是通過AO模塊把每個掃描周期輸出信號分成100份進(jìn)行處理。
[0014]本發(fā)明的另一個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0015]應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括以下步驟:
[0016]I)根據(jù)高頻伺服油缸的位移需求，對輸入正弦信號進(jìn)行設(shè)定；
[0017]2)在高頻伺服油缸啟動后，系統(tǒng)通過位移傳感器檢測到高頻伺服油缸的實際輸出位移信號，將實際輸出位移信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號后傳送給第一 Al模塊，通過第一 Al模塊進(jìn)行處理；
[0018]3)通過CPU使設(shè)定輸入正弦信號的振幅和偏差分別與實際輸出位移信號的振幅和偏差進(jìn)行PID控制，同時使設(shè)定輸入正弦信號的相角與實際輸出位移信號的相角進(jìn)行線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號的振幅、相角和偏差；
[0019]4)將經(jīng)過校正后的設(shè)定輸入正弦信號傳送給AO模塊轉(zhuǎn)換為模擬量信號，通過AO模塊處理，再傳送給伺服閥放大器，伺服閥放大器將接收到的信號放大后傳送給伺服閥，控制伺服閥的閥芯動作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸的實際輸出位移信號與所設(shè)定輸入正弦信號保持同步。
[0020]作為一種實施方案，所述通過第一 Al模塊進(jìn)行處理是通過第一 Al模塊把每個掃描周期輸入信號分成100份進(jìn)行處理。
[0021]作為一種實施方案，所述通過AO模塊進(jìn)行處理是通過AO模塊把每個掃描周期輸出信號分成100份進(jìn)行處理。
[0022]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0023]1、本發(fā)明的高頻電液伺服激振系統(tǒng)采用PLC控制器，它是專為工業(yè)環(huán)境下設(shè)計的控制器，具有可靠性高、抗干擾能力強、編程容易和調(diào)試維護(hù)方便等特點，從而使系統(tǒng)更可靠、安全和實用，實現(xiàn)更為方便。
[0024]2、本發(fā)明的高頻電液伺服激振系統(tǒng)通過帶超采樣功能的Al模塊和AO模塊對信號處理后，可以控制高頻伺服油缸的動作，滿足高頻時系統(tǒng)對高響應(yīng)性的要求，同時，伺服閥放大器可以對AO模塊的功率進(jìn)行放大，滿足伺服閥較大功率的要求和控制的精確性。
[0025]3、本發(fā)明的高頻電液伺服激振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)成本低，具有良好的應(yīng)用前景，PLC控制器的CPU通過以太網(wǎng)接口還可與PC工控機之間進(jìn)行通訊，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊與共享，在PC工控機上可以通過界面對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測，便于用戶進(jìn)行操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例1的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0027]圖2為本發(fā)明實施例1的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制原理示意圖。[0028]圖3為本發(fā)明實施例2的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0029]其中，1-高頻伺服油缸，2-伺服閥，3-伺服閥放大器，4-PLC控制器，4-1-CPU,4-2-第一 Al模塊，4-3-A0模塊，4-4-DI模塊，4-5-D0模塊，4-6-以太網(wǎng)接口，4-7-第二 AJ模塊，5-位移傳感器，6-PC工控機，7-力傳感器，8-壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0030]實施例1:
[0031]如圖1所示，本實施例的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，包括高頻伺服油缸1、伺服閥2、伺服閥放大器3、PLC控制器(可編程邏輯控制器)4、位移傳感器5和PC工控機6，所述PLC控制器4包括CPU4-1、第一 AJ模塊(模擬量輸入模塊)4_2、AO模塊(模擬量輸出模塊)4-3、DI模塊(數(shù)字量輸入模塊)4-4和DO (數(shù)字量輸出模塊)模塊4_5 ;所述伺服閥2的型號為M00G761，所述位移傳感器5采用MTS RHM系列的位移傳感器，所述CPU4-1采用cx系列CPU (本實施例采用CX1020)，所述第一 Al模塊的型號為EL3742，所述AO模塊的型號為EL4712，所述DI模塊4_4的型號為EL1008，所述DO模塊4_5的型號為EL2008，所述位移傳感器5分別與高頻伺服油缸I和第一 Al模塊4-2相連，所述伺服閥放大器3分別與AO模塊4-3和伺服閥2相連，所述伺服閥2與高頻伺服油缸I相連；其中:
[0032]所述位移傳感器5，用于檢測高頻伺服油缸I的位移，并將位移信號轉(zhuǎn)換后傳送給第一 AJ模塊；
[0033]所述第一 AJ模塊4-2和AO模塊4_3均是帶超采樣功能的模塊，通過第一 Al模塊4-2和AO模塊4-3對信號處理后，控制高頻伺服油缸I的動作，滿足高頻時系統(tǒng)對高響應(yīng)性的要求；
[0034]所述伺服閥放大器3可以對AO模塊4-3的功率進(jìn)行放大，滿足伺服閥較大功率的要求和控制的精確性；
[0035]所述CPU4-1通過以太網(wǎng)接口 4-6與PC工控機6相連，并采用TCP/IP協(xié)議與PC工控機之間進(jìn)行通訊，所述PC工控機6利用VB語言對操作界面進(jìn)行開發(fā)，實現(xiàn)CPU與操作界面之間的數(shù)據(jù)通訊與共享，如位移傳感器5檢測到的位移信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換后傳送給第一 Al模塊4-2進(jìn)行處理，再由CPU4-1傳輸給PC工控機6，在PC工控機6上對高頻伺服油缸的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測。
[0036]如圖1和圖2所示，本實施例的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0037]1)根據(jù)高頻伺服油缸I的位移需求，對輸入正弦信號進(jìn)行設(shè)定，記為Y1 ;
[0038]2)在高頻伺服油缸I啟動后，系統(tǒng)通過位移傳感器5檢測到高頻伺服油缸I的實際輸出位移信號，記為Y2，將實際輸出位移信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號后傳送給第一 Al模塊4-2，通過第一 Al模塊4-2進(jìn)行處理；
[0039]3)通過CPU4-1使設(shè)定輸入正弦信號Y1的振幅A1和偏差K1分別與實際輸出位移信號Y2的振幅A2和偏差K2進(jìn)行PID控制，同時使設(shè)定輸入正弦信號Y1的相角θ1與實際輸出位移信號Y2的相角θ 2進(jìn)行線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號Y1的振幅A0、相角θ0和偏差Ktl，將校正后的設(shè)定輸入正弦信號記為Y0 ；
[0040]4)將經(jīng)過校正后的設(shè)定輸入正弦信號Y0傳送給AO模塊4-3轉(zhuǎn)換為模擬量信號，通過AO模塊4-3處理，再傳送給伺服閥放大器3，伺服閥放大器3將接收到的信號放大后傳送給伺服閥2，控制伺服閥2的閥芯動作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸I的實際輸出位移信號與所設(shè)定輸入正弦信號保持同步。
[0041 ] 由于第一 Al模塊4-2和AO模塊4_3均帶有超采樣功能，相比普通的Al模塊和AO模塊，上述步驟2)所述通過第一 Al模塊4-2進(jìn)行處理可以是通過第一 Al模塊4-2把每個掃描周期輸入信號分成100份進(jìn)行處理；步驟4)所述通過AO模塊4-3進(jìn)行處理可以是通過AO模塊4-3把每個掃描周期輸出信號分成100份進(jìn)行處理。
[0042]實施例2:
[0043]如圖3所示，本實施例的主要特點是:相比實施例1，所述系統(tǒng)還包括力傳感器7和壓力傳感器8，所述PLC控制器4還包括與CPU4-1相連的第二 Al模塊4_7，所述第二 AJ模塊4-6的型號為EL3024，所述力傳感器7和壓力傳感器8分別與第二 Al模塊4_7相連，其中:
[0044]所述力傳感器7用于檢測工件所受拉壓力，所述壓力傳感器8用于檢測進(jìn)出口油路壓力，所述力傳感器7檢測到的拉壓力信號和壓力傳感器8檢測到的壓力信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換后傳送給第二 AJ模塊4-7進(jìn)行處理，再由CPU4-1傳輸給PC工控機6，在PC工控機6上對工件所受拉壓力拉壓力和進(jìn)出口油路壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測。
[0045]本實施例的控制方法同實施例1。
[0046]上述實施例1和實施例2中，所述DI模塊4-4用于實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字量輸入控制，所述DO模塊4-5用于實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字量輸出控制。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括高頻伺服油缸、伺服閥、伺服閥放大器、PLC控制器以及用于檢測高頻伺服油缸位移的位移傳感器，所述PLC控制器包括CPU、帶超采樣的第一 Al模塊和帶超采樣的AO模塊，所述第一 Al模塊和AO模塊分別與CPU相連，所述位移傳感器分別與第一 AJ模塊和高頻伺服油缸相連，所述伺服閥放大器分別與AO模塊和伺服閥相連，所述伺服閥與高頻伺服油缸相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC控制器還包括第二 Al模塊，所述第二 Al模塊與CPU相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括用于檢測工件所受拉壓力的力傳感器，所述力傳感器與第二 AJ模塊相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括用于檢測進(jìn)出口油路壓力的壓力傳感器，所述壓力傳感器與第二 AJ模塊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC控制器還包括用于實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字量輸入控制的DI模塊和用于實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字量輸出控制的DO模塊，所述DI模塊和DO模塊分別與CPU相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括PC工控機，所述CPU通過以太網(wǎng)接口與PC工控機相連，并采用TCP/IP協(xié)議與PC工控機之間進(jìn)行通訊。
7.應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 1)根據(jù)高頻伺服油缸的位移需求，對輸入正弦信號進(jìn)行設(shè)定； 2)在高頻伺服油缸啟動后，系統(tǒng)通過位移傳感器檢測到高頻伺服油缸的實際輸出位移信號，將實際輸出位移信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號后傳送給第一Al模塊，通過第一Al模塊進(jìn)行處理； 3)通過CPU使設(shè)定輸入正弦信號的振幅和偏差分別與實際輸出位移信號的振幅和偏差進(jìn)行PID控制，同時使設(shè)定輸入正弦信號的相角與實際輸出位移信號的相角進(jìn)行線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號的振幅、相角和偏差； 4)將經(jīng)過校正后的設(shè)定輸入正弦信號傳送給AO模塊轉(zhuǎn)換為模擬量信號，通過AO模塊處理，再傳送給伺服閥放大器，伺服閥放大器將接收到的信號放大后傳送給伺服閥，控制伺服閥的閥芯動作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸的實際輸出位移信號與所設(shè)定輸入正弦信號保持同步。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:步驟2)所述通過第一 Al模塊進(jìn)行處理是通過第一 Al模塊把每個掃描周期輸入信號分成100份進(jìn)行處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于汽車檢測行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:步驟4)所述通過AO模塊進(jìn)行處理是通過AO模塊把每個掃描周期輸出信號分成100份進(jìn)行處理。
【文檔編號】G05B19/05GK103760806SQ201310753322
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】辛楊桂, 竇寶明, 劉春虎, 劉玉絨, 裴旸 申請人:廣州機械科學(xué)研究院有限公司