CN103104573B - 大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法。其技术方案是：液压泵(18)压油口与三通比例减压阀(1)和电液伺服阀(20)P口相通，电液伺服阀(20)A口或B口与液压缸(7)无杆腔相通，三通比例减压阀(1)A口与液压缸(7)有杆腔相通；三通比例减压阀(1)和电液伺服阀(20)的信号输入端与数据采集卡(13)对应的D/A1和D/A2通道连接。闭式机架(6)左或右立臂的内外两侧中间位置处贴有第一电阻应变片组，横梁前后侧面的中间位置处贴有第二电阻应变片组；两组电阻应变片通过动态信号调理电路模块(12)与数据采集卡(13)对应通道连接。计算机(15)内装有数据采集卡(13)和计算机辅助测试软件(14)。本发明具有测试精度高、安装方便和适用范围广的优点。

Description

大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法

技术领域

本发明属于液压元件测试技术领域。具体涉及一种大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法。

背景技术

液压缸是液压系统的主要执行机构，其带载运动速度决定了液压系统的响应速度和控制精度。大型液压缸的带载频率特性测试是衡量其品质的重要手段，但目前大型液压缸的频率特性测试一般只在0～20Hz范围内进行（曾良才，轧机伺服油缸试验台研究[J]，机床与液压，2003(3)）。

目前，液压缸带载频率特性的测试已引起本领域技术人员的关注：如“一种液压缸带载频率响应测试系统及测试方法”（ZL101463847A）专利技术。该专利技术采用高精度外置式位移传感器测量活塞的位移，构成位置闭环控制，测试幅频响应曲线与相频响应曲线。但该测试方法存在如下问题：（1）动态测量时，位移传感器易产生振动，从而影响位移传感器的输出信号波形和检测精度；（2）位移传感器量程难以选择，采用较大量程传感器测小位移时信号读取与处理困难，测试准备过程中，容易导致传感器因挤压和跌落而损坏；（3）测量不同的液压缸的带载频率特性时，需重新装夹位移传感器；（4）测试频率范围小，一般只在0～20Hz范围内进行，不适于扩展到20～50Hz的高频检测范围。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种测试精度高、安装方便、适用范围广的液压缸高频带载频率特性测试方法和装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：液压泵与电机同轴联接，液压泵的吸油口与油箱相通，液压泵的压油口与电液伺服阀的P口相通，电液伺服阀的A口或B口与液压缸的无杆腔相通，电液伺服阀的T口与油箱相通。液压泵的压油口与三通比例减压阀的P口相通，三通比例减压阀的A口与液压缸的有杆腔相通，三通比例减压阀的T口与油箱相通，在液压泵的压油口与油箱之间连接有电磁溢流阀；三通比例减压阀的信号输入端和电液伺服阀的信号输入端与数据采集卡对应的D/A1通道和D/A2通道连接。

被测试液压缸置于闭式机架中，活塞杆与闭式机架的横梁下表面接触。在闭式机架的左立臂或右立臂的外侧中间位置处贴有第一电阻应变片，第一电阻应变片的正下方水平地贴有第二电阻应变片，第一电阻应变片垂直于第二电阻应变片，在闭式机架的左立臂或右立臂的内侧对称地贴有第三电阻应变片和第四电阻应变片，第一电阻应变片、第二电阻应变片、第三电阻应变片、第四电阻应变片组成第一电阻应变片组。

在闭式机架的横梁侧面的中间位置处贴有第五电阻应变片，第五电阻应变片的正下方水平地贴有第六电阻应变片，第五电阻应变片垂直于第六电阻应变片，在闭式机架的横梁另一侧面对称地贴有第七电阻应变片和第八电阻应变片；第五电阻应变片、第六电阻应变片、第七电阻应变片、第八电阻应变片组成第二电阻应变片组。

第二电阻应变片组与动态信号调理电路模块的第一输入端子AI1连接，动态信号调理电路模块的第一输出端子AO1与数据采集卡的A/D1通道连接，第一电阻应变片组与动态信号调理电路模块的第二输入端子AI2连接，动态信号调理电路模块的第二输出端子AO2与数据采集卡的A/D2通道连接；数据采集卡与计算机辅助测试软件安装在计算机内。

所述的第一电阻应变片组组成全桥电路，其中：第一电阻应变片和第三电阻应变片组成对臂，第二电阻应变片和第四电阻应变片组成对臂。

所述的第二电阻应变片组组成全桥电路，其中：第五电阻应变片和第七电阻应变片组成对臂，第六电阻应变片和第八电阻应变片组成对臂。

所述计算机辅助测试软件的程序主流程为：

S1-1、初始化变量，采样点数N₁=500，计数点n=0，频率计数i=1，周期数m₁=1，活塞杆初始外伸量L=1mm，时刻t₀=0；控制电压u₀=0，幅值A=50um，第一频率f₁=0.1Hz，第二频率f₂=0.2Hz，第三频率f₃=0.5Hz，第四频率f₄=1.0Hz，频率增量Δf=1.0Hz；初始压力值p₀=0，三通比例减压阀的输出比例系数k₁＝0.4。

S1-2、读取三通比例减压阀的输入值p，p₀=p，由D/A1通道送出控制电压u′＝k₁×p₀。

S1-3、D/A2通道送出电液伺服阀的控制信号，活塞杆初始外伸量为L，扫描A/D1通道和A/D2通道，将测得值输入计算机辅助测试软件的等效位移转换模块，输出并记录活塞的等效初始位移S₀。

S1-4、判断等效初始位移S₀是否等于活塞杆初始外伸量L，若是则进行下一步，若不是则返回到S1-3。

S1-5、计数点累加n＝n+1，若i≤4，频率赋值f＝f_i，若i＞4，频率赋值f＝f₄+(i-4)×Δf，w＝2πf，采样时刻计算设定值u_n＝Asinwt_n。

S1-6、扫描A/D1通道和A/D2通道，将测得值输入计算机辅助测试软件的等效位移转换模块，输出并记录活塞的等效位移反馈值U(S_n)。

S1-7、读取数字PID控制器的比例系数K_p、积分时间常数K_I、微分时间常数K_D、积分部分初始值M，计算设定值与反馈值的误差e(t_n)＝Asinwt_n-U(S_n)，将设定值与反馈值的误差e(t_n)输入到计算机辅助测试软件的数字PID控制器，输出控制电压

$U_n=K_p\×e\left(t_n\right)+K_I\underset{l-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}e\left(t_l\right)+K_D[e\left(t_n\right)-e\left(t_{n-1}\right)]+M.$

S1-8、计算等效位移反馈值与设定值的幅值比和相位差

S1-9、判断计数点n是否等于采样点数N₁，若是则进行下一步，若不是则跳到S1-11。

S1-10、一个正弦周期完毕，重新开始计数n=0，周期数累加m₁=m₁+1。

S1-11、判断周期数m₁是否等于5，若是则进行下一步，若不是则跳到S1-13。

S1-12、等待5秒，频率计数累加i＝i+1。

S1-13、判断频率计数i是否大于或等于53，若是则进行下一步，若不是则返回S1-5。

S1-14、以频率w为横坐标和幅值比A(w)为纵坐标，绘制液压缸幅频特性曲线；再以频率w为横坐标和相位差为纵坐标，绘制液压缸相频特性曲线。

所述等效位移转换模块的软件程序主流程为：

S2-1、初始化变量，训练次数计数k₂，读取样本组数C、单隐层节点数m₂、训练最大次数N₂、学习效率η、训练精度ε和训练样本矩阵M。

S2-2、给输入层到单隐层的权值矩阵W和单隐层到输出层的权值矩阵V赋随机数矩阵。

S2-3、样本号j＝0，网络总目标函数E＝0。

S2-4、样本号累加j＝j+1。

S2-5、读取第j组样本，计算网络输出值y_j。

S2-6、计算样本期望输出值与网络输出值的误差e(j)。

S2-7、计算网络总目标函数E＝E+e(j)。

S2-8、判断样本号j是否大于或等于样本组数C，若是则进行下一步，若不是则返回S2-4。

S2-9、判断网络总目标函数E是否大于训练精度ε，若是则进行下一步，若不是则结束程序。

S2-10、调整并记录输入层到单隐层的权值矩阵W和单隐层到输出层的权值矩阵V，训练次数计数累加k₂＝k₂+1。

S2-11、判断训练次数计数k₂是否大于训练最大次数N₂，若是则结束程序，若不是则返回S2-3。

采用“大型液压缸高频带载频率特性测试装置”进行频率响应特性测试，测试步骤为：

S3-1、启动计算机，打开计算机辅助测试软件。

S3-2、输入计算机辅助测试软件的等效位移转换模块的样本组数C、单隐层节点数m₂、训练最大次数N₂、学习效率η、训练精度ε和训练样本矩阵M。

S3-3、开始计算机辅助测试软件的等效位移转换模块训练。

S3-4、等待计算机辅助测试软件的等效位移转换模块训练完成。

S3-5、调定电磁溢流阀的压力，启动电机，液压系统开始工作。

S3-6、在计算机辅助测试软件中设置参数采样点数N₁、幅值A、三通比例减压阀压力p和被测试液压缸活塞杆初始外伸量L，开始测试所述液压缸频率响应特性。

S3-7、等待所述液压缸频率响应的测试结果。

S3-8、将所述液压缸频率响应的幅频特性曲线及相频特性曲线存盘打印。

S3-9、将三通比例减压阀压力p设定为0，将电磁溢流阀的压力降为0。

S3-10、关闭电机，液压系统停止工作。

S3-11、退出计算机辅助测试软件，关闭计算机。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

1、计算机辅助测试软件的等效位移转换模块采用双输入、单输出、单隐层的BP神经网络，测试时采用由两组组成全桥的电阻应变片测试闭式机架两点的应变，并将测得值作为已训练好的等效位移转换模块的输入，输出活塞的等效位移值，该值作为计算机辅助测试软件中数字PID控制器的反馈输入；同时，将计算得到的正弦值作为计算机辅助测试软件的数字PID控制器的设定值，以构成位置闭环系统，能准确测量液压缸的频率响应特性；

2、电阻应变片与机架粘贴牢固，动态测试时受振动影响小，避免了当被测液压缸的活塞运动频率高达50Hz时，由于振动冲击大导致的吸附在缸筒上的磁力表架及位移传感器产生振动，从而影响位移传感器的输出信号波形和检测精度的问题，提高了被测试液压缸高频动态测试的精度；

3、在现有技术中，不同结构的液压缸带载频率测试时，活塞动态位移幅值不同，位移传感器传感器量程难以选择，选用较大量程位移传感器测量被试液压缸活塞小幅值动态位移，精度不够，信号读取与处理困难，选用较小量程位移传感器，测试准备过程中，容易因被试液压缸活塞运动量过大而推脱磁力表架，导致传感器因挤压和跌落而损坏，且每次测量都需要重新装夹位移传感器。本发明采用电阻应变片测闭式机架两点的应变，通过等效位移软件模块转换为等效的活塞位移，适用于不同幅值的动态位移测量，适用范围广，不需要重复安装。

因此，本发明具有测试精度高、安装方便、适用范围广的优点。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2为第二电阻应变片组的另半部分在图1中闭式机架6的横梁另一侧面的位置示意图；

图3是图1中的计算机辅助测试软件14的主流程图；

图4是计算机辅助测试软件14中的等效位移转换模块软件的主流程图；

图5是本发明的一种测试结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制:

实施例

一种大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法。该测试装置如图1所示：液压泵18与电机19同轴联接，液压泵18的吸油口与油箱16相通，液压泵18的压油口与电液伺服阀20的P口相通，电液伺服阀20的A口或B口与液压缸7的无杆腔相通，电液伺服阀20的T口与油箱16相通。液压泵18的压油口与三通比例减压阀1的P口相通，三通比例减压阀1的A口与液压缸7的有杆腔相通，三通比例减压阀1的T口与油箱16相通，在液压泵18的压油口与油箱16之间连接有电磁溢流阀17。三通比例减压阀1的信号输入端和电液伺服阀20的信号输入端与数据采集卡13对应的D/A1通道和D/A2通道连接。

如图1所示，被测试液压缸7置于闭式机架6中，活塞杆4与闭式机架6的横梁下表面接触。在闭式机架6的左立臂或右立臂的外侧中间位置处贴有第一电阻应变片10，第一电阻应变片10的正下方水平地贴有第二电阻应变片11，第一电阻应变片10垂直于第二电阻应变片11。在闭式机架6的左立臂或右立臂的内侧对称地贴有第三电阻应变片8和第四电阻应变片9。第一电阻应变片10、第二电阻应变片11、第三电阻应变片8、第四电阻应变片9组成第一电阻应变片组。

如图1所示，在闭式机架6的横梁侧面的中间位置处贴有第五电阻应变片2，第五电阻应变片2的正下方水平地贴有第六电阻应变片3，第五电阻应变片2垂直于第六电阻应变片3；如图2所示，在闭式机架6的横梁另一侧面对称地贴有第七电阻应变片21和第八电阻应变片22。第五电阻应变片2、第六电阻应变片3、第七电阻应变片21、第八电阻应变片22组成第二电阻应变片组。

如图1所示，第二电阻应变片组与动态信号调理电路模块12的第一输入端子AI1连接，动态信号调理电路模块12的第一输出端子AO1与数据采集卡13的A/D1通道连接，第一电阻应变片组与动态信号调理电路模块12的第二输入端子AI2连接，动态信号调理电路模块12的第二输出端子AO2与数据采集卡13的A/D2通道连接；数据采集卡13与计算机辅助测试软件14安装在计算机15内。

本实施例中，所述的第一电阻应变片组组成全桥电路，其中：第一电阻应变片10和第三电阻应变片8组成对臂，第二电阻应变片11和第四电阻应变片9组成对臂。

本实施例中，所述的第二电阻应变片组组成全桥电路，其中：第五电阻应变片2和第七电阻应变片21组成对臂，第六电阻应变片3和第八电阻应变片22组成对臂。

如图3所示，本实施例所述计算机辅助测试软件14的程序主流程为：

S1-1、初始化变量，采样点数N₁=500，计数点n=0，频率计数i=1，周期数m₁=1，活塞杆4初始外伸量L=1mm，时刻t₀=0；控制电压u₀=0，幅值A=50um，第一频率f₁=0.1Hz，第二频率f₂=0.2Hz，第三频率f₃=0.5Hz，第四频率f₄=1.0Hz，频率增量Δf=1.0Hz；初始压力值p₀=0，三通比例减压阀1的输出比例系数k₁＝0.4。

S1-2、读取三通比例减压阀1的输入值p，p₀=p，由D/A1通道送出控制电压u′＝k₁×p₀。

S1-3、D/A2通道送出电液伺服阀20的控制信号，活塞杆4初始外伸量为L，扫描A/D1通道和A/D2通道，将测得值输入计算机辅助测试软件14的等效位移转换模块，输出并记录活塞5的等效初始位移S₀。

S1-4、判断等效初始位移S₀是否等于活塞杆4初始外伸量L，若是则进行下一步，若不是则返回到S1-3。

S1-5、计数点累加n＝n+1，若i≤4，频率赋值f＝f_i，若i＞4，频率赋值f＝f₄+(i-4)×Δf，w＝2πf，采样时刻计算设定值u_n＝Asinwt_n。

S1-6、扫描A/D1通道和A/D2通道，将测得值输入计算机辅助测试软件14的等效位移转换模块，输出并记录活塞5的等效位移反馈值U(S_n)。

S1-7、读取数字PID控制器的比例系数K_p、积分时间常数K_I、微分时间常数K_D、积分部分初始值M，计算设定值与反馈值的误差e(t_n)＝Asinwt_n-U(S_n)，将设定值与反馈值的误差e(t_n)输入到计算机辅助测试软件14的数字PID控制器，输出控制电压

$U_n=K_p\×e\left(t_n\right)+K_I\underset{l=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}e\left(t_l\right)+K_D[e\left(t_n\right)-e\left(t_{n-1}\right)]+M.$

S1-8、计算等效位移反馈值与设定值的幅值比和相位差

S1-9、判断计数点n是否等于采样点数N₁，若是则进行下一步，若不是则跳到S1-11。

S1-10、一个正弦周期完毕，重新开始计数n=0，周期数累加m₁=m₁+1。

S1-11、判断周期数m1是否等于5，若是则进行下一步，若不是则跳到S1-13。

S1-12、等待5秒，频率计数累加i＝i+1。

S1-13、判断频率计数i是否大于或等于53，若是则进行下一步，若不是则返回S1-5。

S1-14、以频率w为横坐标和幅值比A(w)为纵坐标，绘制液压缸7幅频特性曲线；再以频率w为横坐标和相位差为纵坐标，绘制液压缸7相频特性曲线。

如图4所示，本实施例所述等效位移转换模块的软件程序主流程为：

S2-1、初始化变量，训练次数计数k₂，读取样本组数C、单隐层节点数m₂、训练最大次数N₂、学习效率η、训练精度ε和训练样本矩阵M。

S2-2、给输入层到单隐层的权值矩阵W和单隐层到输出层的权值矩阵V赋随机数矩阵。

S2-3、样本号j＝0，网络总目标函数E＝0。

S2-4、样本号累加j＝j+1。

S2-5、读取第j组样本，计算网络输出值y_j。

S2-6、计算样本期望输出值与网络输出值的误差e(j)。

S2-7、计算网络总目标函数E＝E+e(j)。

S2-8、判断样本号j是否大于或等于样本组数C，若是则进行下一步，若不是则返回S2-4。

S2-9、判断网络总目标函数E是否大于训练精度ε，若是则进行下一步，若不是则结束程序。

S2-10、调整并记录输入层到单隐层的权值矩阵W和单隐层到输出层的权值矩阵V，训练次数计数累加k₂＝k₂+1。

S2-11、判断训练次数计数k₂是否大于训练最大次数N₂，若是则结束程序，若不是则返回S2-3。

本实施例采用“大型液压缸高频带载频率特性测试装置”进行频率响应特性测试，测试步骤为：

S3-1、启动计算机15，打开计算机辅助测试软件14。

S3-2、输入计算机辅助测试软件14的等效位移转换模块的样本组数C、单隐层节点数m₂、训练最大次数N₂、学习效率η、训练精度ε和训练样本矩阵M。

S3-3、开始计算机辅助测试软件14的等效位移转换模块训练。

S3-4、等待计算机辅助测试软件14的等效位移转换模块训练完成。

S3-5、调定电磁溢流阀17的压力，启动电机19，液压系统开始工作。

S3-6、在计算机辅助测试软件14中设置参数采样点数N₁、幅值A、三通比例减压阀1压力p和被测试液压缸7活塞杆4初始外伸量L，开始测试所述液压缸7频率响应特性。

S3-7、等待所述液压缸7频率响应的测试结果。

S3-8、将所述液压缸7频率响应的幅频特性曲线及相频特性曲线存盘打印。

S3-9、将三通比例减压阀1压力p设定为0，将电磁溢流阀17的压力降为0。

S3-10、关闭电机19，液压系统停止工作。

S3-11、退出计算机辅助测试软件14，关闭计算机15。

本实施例的测试结果所绘制的幅频特性曲线和相频特性曲线如图4所示，其中幅频特性曲线与-3dB刻度线的交点所对应的频率值是w₁，0～w₁的范围为被测试液压缸7的幅频宽，相频特性曲线与-90^°刻度线的交点所对应的频率值是w₂，0～w₂的范围为被测试液压缸7的相频宽，再取幅频宽与相频宽的较小值作为被测试液压缸的频宽，由图5可知，本实施例所测试液压缸7的频宽为0～23Hz。

本实施例中，计算机辅助测试软件14的等效位移转换模块采用双输入、单输出、单隐层的BP神经网络，测试时采用由两组组成全桥的电阻应变片测试闭式机架6两点的应变，并将测得值作为已训练好的等效位移转换模块的输入，输出活塞5的等效位移值，该值作为计算机辅助测试软件14中数字PID控制器的反馈输入；同时，将计算得到的正弦值作为计算机辅助测试软件14的数字PID控制器的设定值，以构成位置闭环系统，能准确测量液压缸7的频率响应特性。

电阻应变片与机架6粘贴牢固，动态测试时受振动影响小，避免了当被测液压缸7的活塞5运动频率高达50Hz时，由于振动冲击大导致的吸附在缸筒上的磁力表架及位移传感器产生振动，从而影响位移传感器的输出信号波形和检测精度的问题，提高了被测试液压缸7高频动态测试的精度。

现有技术中，不同结构的液压缸带载频率测试时，活塞动态位移幅值不同，位移传感器传感器量程难以选择，选用较大量程位移传感器测量被试液压缸活塞小幅值动态位移，精度不够，信号读取与处理困难，选用较小量程位移传感器，测试准备过程中，容易因被试液压缸活塞运动量过大而推脱磁力表架，导致传感器因挤压和跌落而损坏，且每次测量都需要重新装夹位移传感器。本具体实施方式采用电阻应变片测闭式机架6两点的应变，通过等效位移软件模块转换为等效的活塞5位移，适用于不同幅值的动态位移测量，适用液压缸范围广，不需要重复安装。

因此，本具体实施方式具有测试精度高、安装方便和适用范围广的特点。

Claims (6)

1.大型液压缸高频带载频率特性测试装置，其特征在于液压泵(18)与电机(19)同轴联接，液压泵(18)的吸油口与油箱(16)相通，液压泵(18)的压油口与电液伺服阀(20)的P口相通，电液伺服阀(20)的A口或B口与液压缸(7)的无杆腔相通，电液伺服阀(20)的T口与油箱(16)相通；液压泵(18)的压油口与三通比例减压阀(1)的P口相通，三通比例减压阀(1)的A口与液压缸(7)的有杆腔相通，三通比例减压阀(1)的T口与油箱(16)相通，在液压泵(18)的压油口与油箱(16)之间连接有电磁溢流阀(17)；三通比例减压阀(1)的信号输入端和电液伺服阀(20)的信号输入端与数据采集卡(13)对应的D/A1通道和D/A2通道连接；

被测试液压缸(7)置于闭式机架(6)中，活塞杆(4)与闭式机架(6)的横梁下表面接触；在闭式机架(6)的左立臂或右立臂的外侧中间位置处贴有第一电阻应变片(10)，第一电阻应变片(10)的正下方水平地贴有第二电阻应变片(11)，第一电阻应变片(10)垂直于第二电阻应变片(11)，在闭式机架(6)的左立臂或右立臂的内侧对称地贴有第三电阻应变片(8)和第四电阻应变片(9)，第一电阻应变片(10)、第二电阻应变片(11)、第三电阻应变片(8)、第四电阻应变片(9)组成第一电阻应变片组；

在闭式机架(6)的横梁侧面的中间位置处贴有第五电阻应变片(2)，第五电阻应变片(2)的正下方水平地贴有第六电阻应变片(3)，第五电阻应变片(2)垂直于第六电阻应变片(3)，在闭式机架(6)的横梁另一侧面对称地贴有第七电阻应变片(21)和第八电阻应变片(22)；第五电阻应变片(2)、第六电阻应变片(3)、第七电阻应变片(21)、第八电阻应变片(22)组成第二电阻应变片组；

第二电阻应变片组与动态信号调理电路模块(12)的第一输入端子AI1连接，动态信号调理电路模块(12)的第一输出端子AO1与数据采集卡(13)的A/D1通道连接，第一电阻应变片组与动态信号调理电路模块(12)的第二输入端子AI2连接，动态信号调理电路模块(12)的第二输出端子AO2与数据采集卡(13)的A/D2通道连接；数据采集卡(13)与计算机辅助测试软件(14)安装在计算机(15)内。

2.根据权利要求1所述的大型液压缸高频带载频率特性测试装置，其特征在于所述的第一电阻应变片组组成全桥电路，其中：第一电阻应变片(10)和第三电阻应变片(8)组成对臂，第二电阻应变片(11)和第四电阻应变片(9)组成对臂。

3.根据权利要求1所述的大型液压缸高频带载频率特性测试装置，其特征在于所述的第二电阻应变片组组成全桥电路，其中：第五电阻应变片(2)和第七电阻应变片(21)组成对臂，第六电阻应变片(3)和第八电阻应变片(22)组成对臂。

4.根据权利要求1所述的大型液压缸高频带载频率特性测试装置，其特征在于所述计算机辅助测试软件(14)的程序主流程为：

S1-1、初始化变量，采样点数N₁＝500，计数点n＝0，频率计数i＝1，周期数m1＝1，活塞杆(4)初始外伸量L＝1mm，时刻t₀＝0；控制电压u₀＝0，幅值A＝50μm，第一频率f₁＝0.1Hz，第二频率f₂＝0.2Hz，第三频率f₃＝0.5Hz，第四频率f₄＝1.0Hz，频率增量Δf＝1.0Hz；初始压力值p₀＝0，三通比例减压阀(1)的输出比例系数k₁＝0.4；

S1-2、读取三通比例减压阀(1)的输入值p，p₀＝p，由D/A1通道送出控制电压u′＝k₁×p₀；

S1-3、D/A2通道送出电液伺服阀(20)的控制信号，活塞杆(4)初始外伸量为L，扫描A/D1通道和A/D2通道，将测得值输入计算机辅助测试软件(14)的等效位移转换模块，输出并记录活塞(5)的等效初始位移S₀；

S1-4、判断等效初始位移S₀是否等于活塞杆(4)初始外伸量L，若是则进行下一步，若不是则返回到S1-3；

S1-5、计数点累加n＝n+1，若i≤4，频率赋值f＝f_i，若i＞4，频率赋值f＝f₄+(i-4)×Δf，w＝2πf，采样时刻计算设定值u_n＝Asinwt_n；

S1-6、扫描A/D1通道和A/D2通道，将测得值输入计算机辅助测试软件(14)的等效位移转换模块，输出并记录活塞(5)的等效位移反馈值U(S_n)；其中，S_n表示计数点为n时的等效位移值；

S1-7、读取数字PID控制器的比例系数K_p、积分时间常数K_I、微分时间常数K_D、积分部分初始值M，计算设定值与反馈值的误差e(t_n)＝Asinwt_n-U(S_n)，将设定值与反馈值的误差e(t_n)输入到计算机辅助测试软件(14)的数字PID控制器，输出控制电压 $U_n=K_p\×e\left(t_n\right)+K_I\underset{l=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}e\left(t_l\right)+K_D[e\left(t_n\right)-e\left(t_{n-1}\right)]+M;$

S1-8、计算等效位移反馈值与设定值的幅值比和相位差

S1-9、判断计数点n是否等于采样点数N₁，若是则进行下一步，若不是则跳到S1-11；

S1-10、一个正弦周期完毕，重新开始计数n＝0，周期数累加m₁＝m₁+1；

S1-11、判断周期数m₁是否等于5，若是则进行下一步，若不是则跳到S1-13；

S1-12、等待5秒，频率计数累加i＝i+1；

S1-13、判断频率计数i是否大于或等于53，若是则进行下一步，若不是则返回S1-5；

S1-14、以频率w为横坐标和幅值比A(w)为纵坐标，绘制液压缸(7)幅频特性曲线；再以频率w为横坐标和相位差为纵坐标，绘制液压缸(7)相频特性曲线。

5.根据权利要求4所述的大型液压缸高频带载频率特性测试装置，其特征在于所述等效位移转换模块的软件程序主流程为：

S2-1、初始化变量，训练次数计数k₂，读取样本组数C、单隐层节点数m₂、训练最大次数N₂、学习效率η、训练精度ε和训练样本矩阵M；

S2-2、给输入层到单隐层的权值矩阵W和单隐层到输出层的权值矩阵V赋随机数矩阵；

S2-3、样本号j＝0，网络总目标函数E＝0；

S2-4、样本号累加j＝j+1；

S2-5、读取第j组样本，计算网络输出值yj；

S2-6、计算样本期望输出值与网络输出值的误差e(j)；

S2-7、计算网络总目标函数E＝E+e(j)；

S2-8、判断样本号j是否大于或等于样本组数C，若是则进行下一步，若不是则返回S2-4；

S2-9、判断网络总目标函数E是否大于训练精度ε，若是则进行下一步，若不是则结束程序；

S2-10、调整并记录输入层到单隐层的权值矩阵W和单隐层到输出层的权值矩阵V，训练次数计数累加k₂＝k₂+1；

S2-11、判断训练次数计数k₂是否大于训练最大次数N2，若是则结束程序，若不是则返回S2-3。

6.如权利要求1所述大型液压缸高频带载频率特性测试装置的测试方法，其特征在于采用“大型液压缸高频带载频率特性测试装置”进行频率响应特性测试，测试步骤为：

S3-1、启动计算机(15)，打开计算机辅助测试软件(14)；

S3-2、输入计算机辅助测试软件(14)的等效位移转换模块的样本组数C、单隐层节点数m₂、训练最大次数N₂、学习效率η、训练精度ε和训练样本矩阵M；

S3-3、开始计算机辅助测试软件(14)的等效位移转换模块训练；

S3-4、等待计算机辅助测试软件(14)的等效位移转换模块训练完成；

S3-5、调定电磁溢流阀(17)的压力，启动电机(19)，液压系统开始工作；

S3-6、在计算机辅助测试软件(14)中设置参数采样点数N₁、幅值A、三通比例减压阀(1)压力p和被测试液压缸(7)活塞杆(4)初始外伸量L，开始测试所述液压缸(7)频率响应特性；

S3-7、等待所述液压缸(7)频率响应的测试结果；

S3-8、将所述液压缸(7)频率响应的幅频特性曲线及相频特性曲线存盘打印；

S3-9、将三通比例减压阀(1)压力p设定为0，将电磁溢流阀(17)的压力降为0；

S3-10、关闭电机(19)，液压系统停止工作；

S3-11、退出计算机辅助测试软件(14)，关闭计算机(15)。