CN101852228A - 一种用于测试液压伺服系统的实验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于液压伺服系统的实验台，包括基座，沿纵向对称固定在基座上的第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元；用于分别将第一和第二差动液压缸驱动单元固定在基座上的第三支耳和第四支耳；位于第一和第二差动液压缸驱动单元之间的滑动台；滑动台通过第一连接块和第二连接块分别与第一和第二差动液压缸驱动单元相连接；沿横向穿透滑动台侧向中心位置的支撑杆，在支撑杆上且位于滑动台的两侧分别安装有负载。利用本发明的实验台进行液压力伺服控制实验研究以及液压系统位置伺服控制研究，可以将在实际重载大惯量装备机械系统上进行的实验搬到实验室中进行，从而可以大大降低实验成本和实验风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验台，特别是涉及一种用于测试液压伺服系统的实验台，更具体地涉及一种用于测试和改善冲击条件下液压伺服系统性能的实验台。
背景技术
目前，在一般工业领域和重型机械领域中，机械系统经常工作在存在外界干扰力的条件下。而在某些工艺环节，诸如锻压工艺，还需要对机械系统的输出力进行控制。为了保证在外界干扰力存在的条件下，液压系统能够具有良好的位置伺服控制性能以及输出力控制的稳定性，在工程实践中，通常利用液压系统的柔性或者通过机械装置来解决这两方面的问题。随着产品质量的提高和机械工作效率提高的要求，改善冲击条件下液压系统位置伺服控制的性能、提高液压伺服系统力控制的精度具有重要的意义。
随着液压伺服设备性能的提升及计算机技术、控制理论等的发展，在机械系统不变和液压系统基本不变的情况下，可以通过改进控制算法来改善液压伺服设备的位置控制性能和力控制性能。为了进一步检验控制算法的改进对伺服系统位置控制性能和力控制性能的影响，需要在实际操作的机械装置中开展实验研究，但这会造成实验成本高、危险大、风险大等缺陷。因此如何避免对实际操作的机械装置进行试验研究，而能在较为安全的实验室中进行测试和试验，成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有操作安全、结构简单、成本低廉的实验台，在该实验台上开展实验，可以检验控制算法的改进对伺服系统位置控制性能和力控制性能的影响。
根据本发明的用于液压伺服系统的实验台，其包括基座，沿纵向对称固定在所述基座之上的第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元，所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的轴线共线；用于分别将所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的一端固定在所述基座上的第三支耳和第四支耳；位于所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元之间的滑动台；该滑动台通过第一连接块和第二连接块分别与所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元相连接；和沿横向穿透所述滑动台侧向中心位置的支撑杆，在所述支撑杆上且位于所述滑动台的两侧分别施加有负载。
利用本发明的用于液压伺服系统的实验台进行液压力伺服控制实验研究以及液压系统位置伺服控制研究，可以将在实际重载大惯量装备机械系统上进行的实验搬到实验室中进行，从而可以大大降低实验成本和实验风险。
另外，根据本发明实施例的实验台还具有如下附加技术特征：
所述第一差动液压缸驱动单元包括第一液压缸缸体、第一液压缸活塞杆和第一支耳；所述第二差动液压缸驱动单元包括第二液压缸缸体、第二液压缸活塞杆和第二支耳。
所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的另一端分别通过所述第一支耳和第二支耳与所述第一连接块和第二连接块相连接。
在所述基座上设置有与所述滑动台配合使用的导轨，并且在所述滑动台和所述导轨之间设有滑动轴承，以使所述滑动台在所述导轨上滑动。
所述第一差动液压缸驱动单元中还设有拉压力传感器以检测所述第一液压缸活塞杆和第一支耳之间的力值。所述基座设有地脚螺栓，通过所述地脚螺栓调整所述基座至水平状态。所述负载的质量可调整。所述第一连接块和第二连接块为普通连接块或者加长连接块。
当检测条件为连续外力时，所述第一连接块和第二连接块选择普通连接块，对所述第一差动液压缸驱动单元采用位置控制，并以所述第一差动液压缸驱动单元为被控系统，通过所述第二差动液压缸驱动单元向所述滑动台施加连续的外力载荷。
当检测条件为非连续外力时，所述第一连接块和第二连接块选择加长连接块，并以所述第一差动液压缸驱动单元为被控系统，对所述第二差动液压缸驱动单元采用力控制，通过所述第二差动液压缸驱动单元和所述加长连接块向所述滑动台施加非连续外力。
当检测条件为冲击条件时，所述第一连接块和第二连接块选择加长连接块，对所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元均采用位置控制，通过所述第二差动液压缸驱动单元带动所述滑动台撞击所述第一差动液压缸驱动单元以产生冲击力。
通过调节所述滑动台上负载的质量来控制所述冲击力的大小。
根据本发明实施例的用于液压伺服系统的实验台，通过更换滑动台上不同的连接块，可以在所述实验台上开展三个方面的实验：(1)液压力伺服控制实验研究；(2)连续外力载荷下液压系统位置伺服控制研究；(3)冲击条件下或非连续外力载荷条件下液压位置伺服控制实验研究。利用本发明的用于液压伺服系统的实验台可以降低实验成本、降低实验风险，能够为改善在连续外力载荷下、冲击条件下或非连续外力载荷条件下，尤其是冲击条件下液压缸驱动单元的伺服性能提供重要的参考。
本发明的用于测试液压伺服系统的实验台附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的用于液压伺服系统的实验台的结构示意图；
图2是本发明实施例的用于液压伺服系统的实验台的俯视图；
图3是本发明实施例的用于液压伺服系统的实验台的普通连接块；
图4是本发明实施例的用于液压伺服系统的实验台的带有长槽的加长连接块；
图5是本发明实施例的用于液压伺服系统的实验台的在外力为冲击力的条件下的实验示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上方”、“下方”、“前”、“后”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，分别为本发明实施例的用于液压伺服系统的实验台的结构示意图和俯视图。本发明实施例的液压伺服系统的实验台包括：基座1，沿纵向对称固定在基座1之上的第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元，第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的轴线共线。其中，第一差动液压缸驱动单元包括第一液压缸缸体11、第一液压缸活塞杆12和第一支耳13，第二差动液压缸驱动单元包括第二液压缸缸体7、第二液压缸活塞杆8和第二支耳9。在本发明的一个实施例中，第一差动液压缸驱动单元可为位置伺服控制系统，第二差动液压缸驱动单元可为外部干扰力产生系统，然而需要说明的是在本发明实施例中，第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元在本发明实施例中为对称的结构，因此第一差动液压缸驱动单元也可为外部干扰力产生系统，而第二差动液压缸驱动单元为位置伺服控制系统。在基座1上还设有用于分别将第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的一端固定在基座1上的第三支耳3和第四支耳4；位于第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元之间的滑动台15，滑动台15通过第一连接块14和第二连接块10分别与第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元相连接。支撑杆16沿横向穿透滑动台15侧向中心位置，在支撑杆16上且位于滑动台16的两侧分别施加有负载17，在本发明实施例中负载17的质量可以根据需要进行调整。在本发明的一个实施例中，基座1应保持水平状态，因此具体地，基座1上可设有地脚螺栓2，通过调节地脚螺栓2可以将基座1调整至水平状态，当然本领域技术人员还可通过其他方式或组件将基座1调整为水平状态。为了控制滑动台15的方向不会发生偏移，在基座1上设置有与滑动台15配合使用的导轨5和6，且在滑动台15和导轨5和6之间设有滑动轴承，以使滑动台15在导轨5和6上滑动。
在本发明的一个实施例中，第一差动液压缸驱动单元中还设有拉压力传感器以检测第一液压缸活塞杆12和第一支耳13之间的力值，当然本领域技术人员还可采用其他传感器进行检测，这些均应包含在本发明的保护范围之内。
通过本发明实施例，可对液压伺服系统进行多方面的测试研究，例如可进行液压力伺服控制实验研究、连续外力载荷下液压系统位置伺服控制研、以及冲击条件下或非连续外力载荷条件下液压位置伺服控制实验研究。在本发明的一个实施例中，可通过调整第一连接块14和第二连接块10从而实现上述实验研究的转换，例如可选择普通连接块或者加长连接块。
根据本发明的一个示例，图3示出了普通连接块的结构示意图。当本发明的连接块10和14采用普通连接块时，可以进行以下两种研究。
实施例一，进行液压缸驱动单元的力控制实验研究。
在该实施例中，可去掉第二液压缸驱动单元，第一液压缸驱动单元带动滑动台15沿导轨5和6前后移动，控制目标为第一液压缸驱动单元的活塞杆8和第一液压缸驱动单元的活塞杆支耳9之间拉压力传感器的力值。使第一液压缸驱动单元能够产生期望的连续的输出力。
实施例二，进行连续外载荷条件下液压缸驱动单元位置伺服控制研究。
在该实施例中，被控系统为第一液压缸驱动单元与滑动台15及其负载17等所构成的位置伺服控制系统。同时安装第一液压缸驱动单元和第二液压缸驱动单元，第一液压缸驱动单元产生连续的外部干扰力，第一液压缸驱动单元采用位置控制。在连续外部干扰力作用下，采取不同的控制策略或算法时，本发明可实现对被控系统的位置伺服控制性能进行研究。根据本发明的另一个示例，以可以采用图4所示的加长连接块的结构示意图。加长连接块的连接孔为加长槽，使得安装在加长槽内的销钉可以在槽内前后移动。
当进行冲击条件下或非连续外力载荷条件下液压位置伺服控制实验研究时，可将第一连接块14和第二连接块10选择为加长连接块。
实施实例三，进行非连续外力载荷条件下液压驱动单元位置伺服控制实验。
在该实施例中，被控系统为第一液压缸驱动单元与滑动台15及其负载17等所构成的位置伺服控制系统，同时安装第一液压缸驱动单元和第二液压缸驱动单元，第二液压缸驱动单元采用力控制，第一液压缸驱动单元的第一支耳13带动安装于其上的销(或螺栓)在加长连接块10的长槽内滑动，此时对第一液压缸驱动单元与滑动台15及其负载17等所构成的位置伺服控制系统施加的外部干扰力为0。当该销(螺栓)达到加长连接块10的长槽的两端后，开始对被控系统施加期望的连续干扰力。在整个过程对被控系统所施加的外力为非连续的作用力。在加载非连续作用力的条件下，可以研究采用不同控制策略或算法时被控系统的位置伺服控制性能。
实施实例四，进行冲击条件下液压缸驱动单元位置伺服控制实验。
在该实施例中，被控系统为第一液压缸驱动单元，同时安装第一液压缸驱动单元和第二液压缸驱动单元，第一液压缸驱动单元和第二液压缸驱动单元都采用位置控制。如图5所示，初始时，第一液压缸驱动单元的第一支耳13带动安装于其上的销(或螺栓)位于D处，保持静止状态；第二液压缸驱动单元的第二支耳9带动安装于其上的销(或螺栓)位于A处。而后第二液压缸驱动单元带动滑动台15向左运动，迅速加速。达到一定位置后减速运行，由于滑动台15及其负载17的惯性，滑动台15继续前行，并在D处与第一液压缸驱动单元的第一支耳13发生碰撞，产生冲击力，冲击力的大小与负载17的质量及第一液压缸驱动单元的伺服性能有关。由于加长连接块10和14的长槽和滑动台15及负载17惯性的作用，在运动的过程中还可以对第二液压缸驱动单元产生冲击力。在本实验中，可对被控对象在冲击力的作用下的位置伺服控制性能进行。
利用本发明的液压伺服系统的实验台对上述几个方面的实验进行研究，可以降低实验成本、降低实验风险，能够为改善在连续外力载荷下、冲击条件下或非连续外力载荷条件下，尤其是冲击条件下液压缸驱动单元的伺服性能提供重要的参考。
尽管已经示出和描述了本发明的液压伺服系统的实验台实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，包括：
基座；
沿纵向对称固定在所述基座之上的第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元，所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的轴线共线；
用于分别将所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的一端固定在所述基座上的第三支耳和第四支耳；
位于所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元之间的滑动台；
所述滑动台通过第一连接块和第二连接块分别与所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元相连接；和
沿横向穿透所述滑动台侧向中心位置的支撑杆，在所述支撑杆上且位于所述滑动台的两侧分别施加有负载。
2.如权利要求1所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，其中，
所述第一差动液压缸驱动单元包括第一液压缸缸体、第一液压缸活塞杆和第一支耳；
所述第二差动液压缸驱动单元包括第二液压缸缸体、第二液压缸活塞杆和第二支耳。
3.如权利要求2所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元的另一端分别通过所述第一支耳和第二支耳与所述第一连接块和第二连接块相连接。
4.如权利要求1所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，在所述基座上设置有与所述滑动台配合使用的导轨，并且在所述滑动台和所述导轨之间设有滑动轴承，以使所述滑动台在所述导轨上滑动。
5.如权利要求2所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，所述第一差动液压缸驱动单元中还设有拉压力传感器以检测所述第一液压缸活塞杆和第一支耳之间的力值。
6.如权利要求1所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，所述基座设有地脚螺栓，通过所述地脚螺栓调整所述基座至水平状态。
7.如权利要求1所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，所述负载的质量可调整。
8.如权利要求1所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，所述第一连接块和第二连接块为普通连接块或者加长连接块。
9.如权利要求8所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，当检测条件为连续外力时，所述第一连接块和第二连接块选择普通连接块，对所述第一差动液压缸驱动单元采用位置控制，并以所述第一差动液压缸驱动单元为被控系统，通过所述第二差动液压缸驱动单元向所述滑动台施加连续的外力载荷。
10.如权利要求8所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，当检测条件为非连续外力时，所述第一连接块和第二连接块选择加长连接块，并以所述第一差动液压缸驱动单元为被控系统，对所述第二差动液压缸驱动单元采用力控制，通过所述第二差动液压缸驱动单元和所述加长连接块向所述滑动台施加非连续外力。
11.如权利要求8所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，当检测条件为冲击条件时，所述第一连接块和第二连接块选择加长连接块，对所述第一差动液压缸驱动单元和第二差动液压缸驱动单元均采用位置控制，通过所述第二差动液压缸驱动单元带动所述滑动台撞击所述第一差动液压缸驱动单元以产生冲击力。
12.如权利要求11所述的用于测试液压伺服系统的实验台，其特征在于，通过调节所述滑动台上负载的质量来控制所述冲击力的大小。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120905 Termination date: 20170430 |