CN102478033A - 一种电液伺服阀测控系统 - Google Patents

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卞军
李艳杰
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Abstract

一种电液伺服阀测控系统,由硬件与软件部分组成,硬件部分包括传感器、采集卡、信号调理电路、计算机;软件部分分为三大测试模块:电液伺服阀静态特性模块、PID闭环控制模块、电液伺服阀动态特性模块。首先各传感器信号经过硬件调理电路,采集卡A/D转换成数字信号,由软件编制的信号通过采集卡D/A转换后作为伺服阀的控制信号,测试功能由程序中的各模块实现,本发明有效地改善了测控系统的环境,降低了电液伺服阀的测试成本和人为因素的影响,大大简化了操作步骤,提高了测试的精度与效率。

Description

一种电液伺服阀测控系统
技术领域
[0001] 本发明是一种电液伺服阀测控系统,属于电液伺服阀的测试技术领域。 背景技术
[0002] 电液伺服阀是结合了机械、电子和液压技术的高精密部件,具有控制精度高、响应速度快、信号处理灵活、输出功率大和结构紧凑等优点,广泛应用于冶金机械、航空航天、舰船和兵器工业等主要领域。电液伺服阀的检测对于保证伺服阀的性能指标及保证电液伺服控制系统准确、快速、稳定的工作有重要的意义。
[0003] FESTO TP511实验台是德国FESTO公司生产的液压伺服系统实验台,其物理硬件条件在现在也应属国际先进水平,许多国内的教学仪器厂的部分液压与气动实验台也是模仿FESTO的配置。但它仍旧采用传统的手工测控系统,该系统利用按钮、信号发生器、记录仪、示波器等来实现,测试成本高、结构复杂,测试时受人为因素影响大,测试准确性较差, 精度低。已经很难适应液压与气动行业对机电液一体化的系统设计、测试和监控等的要求。
[0004] 随着信号处理技术和计算机技术的发展,出现了一种新型的测试系统,即CAT系统。目前,计算机辅助测试技术在液压测试系统中的应用已经十分广泛,由于电液伺服阀是非常复杂而又精密的伺服元件,其性能参数和指标要求非常繁多,要求也十分严格,电液伺服阀的性能测试一直受到重视。在计算机辅助测试技术的应用研究方面,由于电液伺服阀的种类繁多,同时传感器、信号发生器及测量仪器仪表的选用不同,电液伺服阀性能测试系统的构成呈现出多样性。
发明内容
[0005] 本发明的目的是以raSTO TP511为目的提供一种电液伺服阀测控系统,该装置有效地改善了测控系统环境,大大简化了操作步骤,提高了测试的精度与效率。
[0006] 本发明的技术方案如下:
[0007] —种电液伺服阀测控系统,包括泵源,滤油器,电液伺服阀,比例溢流阀,液压缸, 压力流量位移传感器,控制箱,计算机。压力流量位移传感器的信号经过控制箱中的信号调理电路后,由控制箱中的高速采集卡对这些信号进行A/D转换,根据不同的液压特性回路打开对应的测试模块,通过计算机输出控制信号给伺服阀,完成传感器信号的采集、运算、 记录,根据采集的数据绘制对应的曲线、计算电液伺服阀的各性能特性参数、生成实验报告,通过计算机实时监测系统中的各传感器状态及油路运动过程。
[0008] 所述测控系统中,所述传感器上装有快速插头,用于传感器与系统连接。所述的高速采集卡为12位USB^^数据采集卡,该数据采集卡一方面是对数据进行采集,把模拟信号转换成数字信号;另一方面是USB数据采集卡与计算机的USB接口相连,实现即插即用。所述的控制箱中装有直流稳压电源、信号调理电路与数据采集卡,直流稳压电源提供 +12V、-12V、+24V、+5V直流电源,信号调理电路具有电流转换、硬件滤波、信号放大跟随、力口减运算功能。所述的计算电液伺服阀的各性能特性参数是通过最小二乘法拟合算法和牛顿迭代求解多项式算法实现的。
[0009] 本发明开发出的计算机辅助测控系统操作步骤如下:首先根据性能测试原理搭建各液压测试回路,然后打开计算机测控软件中的对应测试模块,输入一些必要参数后,点击开始测试,计算机自动进行信号输出、数据采集与数据处理,通过点击功能按钮测得对应的数据,并绘制出对应的特性曲线,计算出特性参数值。
[0010] 本发明测控系统对比原有FESTO TP511实验台的测控系统有效地改善了测控系统环境,解决了传统测试方法存在的问题,大大简化了测试过程与操作步骤,显著提高了电液伺服阀性能测试精度与效率。
附图说明
[0011] 图1为本发明的原理框图。
[0012] 图2为本发明硬件调理电路原理图。
[0013] 图3为本发明测控系统模块结构图。
具体实施方式
[0014] 下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0015] 如附图1所示,各传感器的输入电流信号首先经过硬件调理电路,转变成可输入采集卡的标准信号,然后通过数据采集与处理设备进行A/D采样,转化成数字信号,通过 USB通信线与计算机连接;实验过程中所需的信号,均由软件编制的信号发生,通过采集卡 D/A转换成模拟信号直接输送给电液伺服阀,伺服阀将电信号转换成压力信号驱动液压缸动作。
[0016] 如附图2所示,硬件调理电路具有电流转换、硬件滤波、信号放大跟随、加减运算等作用。电流信号不能直接被计算机采集,通过硬件调理电路的高精度电阻、放大、运算电路,转变为0-10V的电压信号;硬件滤波的作用是消除原始信号中所包含的噪声信号,防止测试时造成信号幅值衰减和相位滞后,使信号平稳;信号放大跟随的作用是将1-5V的电压信号放大2. 5倍至2. 5-12. 5V,并且防止调理电路连接到测控系统中时其他电路对调理电路产生影响,提高系统的稳定性和抗干扰性能;加减运算的作用是调理信号幅值,使 2. 5-12. 5V电压转变为0-10V的标准电压。
[0017] 如附图3所示,测控系统一共分为三大测试模块:电液伺服阀静态特性模块、PID 闭环控制模块、电液伺服阀动态特性模块。其中,电液伺服阀静态特性模块又分为压力增益特性、空载流量特性、压力流量特性、内泄漏特性;PID闭环控制模块又分为:PID位置闭环控制与PID压力闭环控制。根据各特性测试原理以及需要测得的参数编写测控软件,在做实验的过程中,首先连接特性测试回路,检查回路是否连接好,然后打开控制箱电源与泵源,之后打开对应测控系统模块,点击测控系统中的按钮完成实验操作,实验过程中所需的控制信号,均由软件编制的信号发生,测试功能由程序中的各模块实现,大大降低了系统成本。
4

Claims (5)

1 一种电液伺服阀测控系统,包括泵源,滤油器,电液伺服阀,比例溢流阀,液压缸,压力、流量、位移传感器,控制箱,计算机,其特征在于:采用传感器作为压力、流量、位移检测元件,压力、流量、位移信号经过控制箱中的信号调理电路后,由控制箱中的高速采集卡对这些信号进行A/D转换,根据不同的液压特性回路打开对应的测试模块,通过计算机输出控制信号给伺服阀,完成传感器信号的采集、运算、记录,根据采集的数据绘制对应的曲线、 计算电液伺服阀的各性能特性参数、生成实验报告,通过计算机实时监测系统中的各传感器状态及油路运动过程。
2.根据权利要求1所述的一种电液伺服阀测控系统,其特征在于:在所述传感器上装有快速插头,用于传感器与系统连接。
3.根据权利要求1所述的一种电液伺服阀测控系统,其特征在于:所述的高速采集卡为12位USB^^数据采集卡,该数据采集卡一方面是对数据进行采集,把模拟信号转换成数字信号;另一方面是USB数据采集卡与计算机的USB接口相连,实现即插即用。
4.根据权利要求1所述的一种电液伺服阀测控系统,其特征在于:所述的控制箱中装有直流稳压电源、信号调理电路与数据采集卡,直流稳压电源提供+12V、-12V、+24V、+5V直流电源,信号调理电路具有电流转换、硬件滤波、信号放大跟随、加减运算功能。
5.根据权利要求1所述的一种电液伺服阀测控系统,其特征在于:所述的计算电液伺服阀的各性能特性参数是通过最小二乘法拟合算法和牛顿迭代求解多项式算法实现的。
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