CN105697470B - 一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法，微处理器，与微处理器电连接的数模转换器、换向阀光耦隔离电路、位移传感器电流信号调理电路、拉压力传感器电压信号调理电路、激光定位检测译码电路、以太网物理层收发器电路和数模转换器。本发明应用嵌入式技术，在ARM微处理器内实现复杂振动轨迹规划；采用模糊PID控制算法，实现小液压缸精密闭环控制；采用TCP/IP通信方式与上位机交互数据，可实时将振动反馈信号传输到上位机，有效提高了数据的吞吐率和可靠性；采用完整的双通道16位DAC芯片AD5752R，该芯片为串行输入电压输出，用于控制电液比例阀和电液伺服阀。系统控制效果好，运行平稳。

Description

一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法

技术领域

本发明属于机械控制技术领域，尤其涉及一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法。

背景技术

现代大型飞机机翼中分布了大量的液压管路，这些管路的工作品质和可靠性对整个飞机的飞行安全与控制起着至关重要的作用，而飞机在飞行的过程中，机翼会因气流压力等原因发生复杂的弹性振动，使得紧固在其上的液压管路随之发生三维空间的动态组合变形。在极端变形情况下，液压管路某些部位可能会产生超出设计要求的应力和应变，导致管路发生损伤，引发飞行事故。在给定机翼极端变形的条件下，获得管路产生的极端应力和应变，可使设计师对管路设计的安全性进行有效评估。但由于机翼自身结构和其空间变形的复杂性，很难采用弹性力学的经典理论进行计算校核。而如果直接采用实际机翼进行管路飞行环境振动试验，特别是对于大跨度机翼，则需要付出高昂的试验成本，甚至是现实中无法实现的。因此，有必要研制一种结构简单，而又能够模拟飞行中机翼振动对其上液压管路影响效果的试验系统，对机翼液压管路的安全性进行合理试验评估。该疲劳试验模拟系统的建成将为管路安全性能评估提供一种全新的手段，使机翼管路的可靠性设计水平得到显著提升。柔性大跨度悬臂桁架结构与机翼具有等效的变形运动。首先，满足在重力作用下，悬臂桁架的下垂曲线与飞机停机时自然下垂曲线贴合；其次，悬臂桁架的自由端在外力牵引下可实现大幅缓慢弯曲上翘运动，以模拟飞机飞行过程中，机翼因气流升力而发生的大幅度上翘运动，并与指定位置处的给定曲线贴合；然后，悬臂桁架的自由端可通过控制，在指定位置处以一定的频率和幅度进行微幅简谐振动，以模拟机翼翼尖在指定位置处所发生的抖动。鉴于上述原因，该疲劳试验模拟系统机械结构采用大跨度悬臂桁架实现。疲劳试验模拟系统的控制部分采用液压系统实现，考虑到单独由非对称液压缸控制，则实现大行程的提升运动比较容易，但实现小幅振动运动难度较大，单独由对称液压缸控制，实现大行程提升运动时所需液压缸缸体较长，运动空间大，液压系统频带降低，响应速度变慢，测量液压缸行程的位移传感器较长，造价昂贵，基于以上原因，采用由非对称大液压缸和对称小液压缸串联结构，非对称大液压缸在上，对称小液压缸在下。其中，非对称液压缸为单杆缸，具有结构简单、行程大、占用空间少、承载能力强等优点，用于完成悬臂桁架自由端的提升动作；对称液压缸为双杆缸，行程较小时闭环频带较大，动态响应快，用于完成悬臂桁架自由端正弦振动。

目前，虽然也有能够满足该特殊的疲劳试验装置液压系统运动控制器，但存在一定的问题：

1、微处理器采用PIC18系列的单片机，在解算速度和处理能力上存在一定瓶颈，无法自行规划复杂振动轨迹，需要依靠上位机事先规划好振动轨迹后将离散数据传输到控制器执行，应用上有较大的局限性。

2、液压伺服阀采用硬件PID控制，参数调整难度大，控制效果差，可靠性低，不利于改进和维护。

3、控制器与上位机之间数据传输使用RS-232实现，通信可靠性差，传输速度慢，无法将磁致伸缩传感器测量的振动反馈信号实时传输到上位机，只能等待振动运动结束后再进行上传，不利于振动过程的实时监控。

4、使用单片机输出的PWM信号，经过整形隔离、有源滤波、驱动放大后控制电液比例阀和电液伺服阀运动，使得控制信号线性差，控制效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法，旨在解决目前的疲劳试验装置液压系统运动控制器存在的微处理器在解算速度和处理能力上存在一定瓶颈，无法自行规划复杂振动轨迹；液压伺服阀采用硬件PID控制，参数调整难度大，控制效果差，可靠性低，不利于改进和维护；控制器与上位机之间数据传输使用RS-232实现，通信可靠性差，传输速度慢，无法将磁致伸缩传感器测量的振动反馈信号实时传输到上位机，只能等待振动运动结束后再进行上传，不利于振动过程的实时监控；使用单片机输出的PWM信号，经过整形隔离、有源滤波、驱动放大后控制电液比例阀和电液伺服阀运动，使得控制信号线性差，控制效果不理想的问题。

本发明是这样实现的，一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法，所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法包括以下步骤：

悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法，其特征在于，所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法包括以下步骤：

步骤一：液压运动控制器等待上位机通过以太网接口发送运动命令及运动参数，运动命令及参数包括：悬臂桁架自由端提升位置，在该提升位置是否需要振动运动，振动曲线函数参数，在该提升位置的悬停时间；接收到后执行步骤二；

步骤二：微处理器输出非对称液压缸运动的离散数字量，通过DA转换器通道一转换为连续的模拟量，经过比例阀控制信号调理电路驱动放大后输出给电液比例阀，同时微处理器输出控制换向阀的开关量，经过换向阀光耦隔离电路隔离和电平转换后输出给换向阀，电液比例阀和换向阀共同作用到非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端进行提升运动；在提升过程中通过激光定位检测装置检测悬臂桁架自由端的提升位置，未到达则持续输出控制信号，到达指定提升点则执行步骤三；提升过程中小液压缸由大液压缸牵引随动，自身不做运动；

步骤三：根据上位机发送的运动命令及运动参数判断在该提升点是否需要振动运动，不需要则执行第四步；否则，根据运动参数指定的振动曲线函数，规划振动曲线离散数据，微处理器输出对称小液压缸运动的离散数字量，通过DA转换器通道二转换为连续的模拟量，经过伺服阀控制信号调理电路驱动放大后输出给电液伺服阀，同时通过磁致伸缩传感器检测对称小液压缸的伸缩量，经过位移传感器电流信号调理电路，送到微处理器片内ADC转换为离散数字量，作为反馈闭环控制的信号，实现对称小液压缸的闭环振动控制；采用多任务技术，在运动过程中同时将规划的运动数据和反馈的实际运动数据通过以太网发送到上位机，在上位机绘制运动误差曲线并显示；振动过程中大液压缸保持静止状态；

步骤四：判断悬停时间，未到则等待，悬停时间到则执行步骤五；

步骤五：控制非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端下落到初始位置，控制方式同步骤二，区别为换向阀方向反相，然后转到步骤一等待新的运动命令及运动参数。

本发明的另一目的在于提供一种所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法的悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统，所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统包括：

微处理器，与数模转换器、换向阀光耦隔离电路、位移传感器电流信号调理电路、拉压力传感器电压信号调理电路、激光定位检测译码电路、以太网物理层收发器电路和数模转换器电连接，用于对悬臂桁架自由端进行提升及振动运动控制；

数模转换器，用于控制非对称液压缸，进而控制牵引悬臂桁架自由端做提升运动；

比例阀控制信号调理电路，用于对数模转换器输出的信号进行驱动放大，控制非对称液压缸做提升运行；

换向阀光耦隔离电路，用于对微处理器输出的开关量信号进行光电隔离，控制换向阀导通回路，进而控制非对称大液压缸的进出油方向，实现悬臂桁架自由端提升及回落运动；

伺服阀控制信号调理电路和数模转换器，用于控制对称液压缸，进而控制悬臂桁架在指定提升点做振动运动；

位移传感器电流信号调理电路，用于检测对称液压缸行程，反馈给微处理器，在微处理器内部应用模糊PID算法实现对小液压缸的闭环控制；

拉压力传感器电压信号调理电路，用于检测悬臂桁架自由端提升拉压力，该拉压力通过以太网发送到上位机，作为超压报警信号处理；

激光定位检测译码电路，用于检测悬臂桁架自由端提升位置；

以太网物理层收发器电路，与上位机进行网络通信。

本发明的另一目的在于提供一种包含所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统的液压控制系统。

进一步，所述液压控制系统包括：

上位机，与以太网物理层收发器电路连接，用于向专用液压运动控制器发送运动命令及运动参数、接收专用液压运动控制器上传的振动运动数据、悬臂桁架自由端运动过程中拉压力值；

换向阀，与换向阀光耦隔离电路连接，用于控制非对称液压缸的进出油方向；

电液比例阀，与比例阀控制信号调理电路连接，用于控制非对称液压缸，进而牵引悬臂桁架自由端做提升及回落运动；

电液伺服阀，与伺服阀控制信号调理电路连接，用于控制对称液压缸，进而控制悬臂桁架自由端做振动运动；

位移传感器，与位移传感器电流信号调理电路连接，用于检测对称液压缸行程；

拉压力传感器，与拉压力传感器电压信号调理电路连接，用于检测悬臂桁架自由端提升拉压力。

本发明提供的悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法，选用的ARM微处理器运算能力强，可在ARM微处理器内实现复杂振动轨迹规划；外围电路中的以太网物理层收发器(PHY)芯片DP83843与ARM内部的以太网MAC模块连接，构成以太网通信传输的硬件基础结构，以太网MAC通过使用DMA硬件加速功能来优化其性能。在本发明中实现与上位机的高速数据交互。用于测量小液压缸行程的磁致伸缩传感器信号及用于测量悬臂桁架自由端牵引力的拉压力传感器信号分别经过电流、电压信号调理电路后连接到ARM芯片内部的12位ADC进行转换并处理，减少了电路的分立元件，降低了系统功耗，提高了系统可靠性。用于驱动悬臂桁架自由端振动的对称小液压缸采用闭环控制策略，使用磁致伸缩位移传感器做为反馈环节，在ARM中设计模糊PID控制算法，控制框图如图5所示，保证系统运动精度和运行的平稳性。

由于采用了上述的技术方案，本发明具有的有益效果是：

1、本发明应用嵌入式技术，选用ARM Cortex-M3微处理器，在ARM微处理器内实现复杂振动轨迹规划，如规划振动轨迹为函数：

s(t)函数曲线如图6所示。

2、本发明采用模糊PID控制算法，实现小液压缸精密闭环控制，如图7所示为实际的振动运动曲线，如图8所示为误差，可见误差在±2.5mm。

3、本发明采用TCP/IP通信方式与上位机交互数据，可实时将振动反馈信号传输到上位机，传输速率可达100Mbps，有效提高了数据的吞吐率和可靠性。

4、本发明采用完整的双通道16位DAC芯片AD5752R，该芯片为串行输入电压输出，用于控制电液比例阀和电液伺服阀，在指定提升高度实际测量的变形曲线与期望悬臂桁架变形曲线吻合误差在4cm以内，控制效果好，系统运行平稳。

附图说明

图1是本发明实施例提供的悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统结构示意图。

图中：1、微处理器；2、数模转换器；3、比例阀控制信号调理电路；4、换向阀光耦隔离电路；5、伺服阀控制信号调理电路；6、位移传感器电流信号调理电路；7、拉压力传感器电压信号调理电路；8、激光定位检测译码电路；9、以太网物理层收发器电路。

图3是本发明实施例提供的疲劳试验系统总体结构示意图。

图中：1、悬臂桁架；2、非对称大液压缸；3、对称小液压缸；4、拉压力传感器；5、控制系统(包括上位机IPC及专用液压运动控制器)。

图4是本发明实施例提供的与液压控制系统的连接关系框图。

图5是本发明实施例提供的采用模糊PID控制器框图。

图6是本发明实施例提供的规划振动函数曲线。

图7是本发明实施例提供的实际振动运动曲线。

图8是本发明实施例提供的误差曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明旨在提供一种针对大跨度悬臂桁架液压控制系统的高效、专用运动控制器，实现非对称大液压缸与对称小液压缸串联机构的高精度、高协调性的精密运动控制。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例的悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法包括以下步骤：

步骤一：液压运动控制器等待上位机通过以太网接口发送运动命令及运动参数，运动命令及参数包括：悬臂桁架自由端提升位置，在该提升位置是否需要振动运动，振动曲线函数参数，在该提升位置的悬停时间；接收到后执行步骤二；

步骤二：微处理器输出非对称液压缸运动的离散数字量，通过DA转换器通道一转换为连续的模拟量，经过比例阀控制信号调理电路驱动放大后输出给电液比例阀，同时微处理器输出控制换向阀的开关量，经过换向阀光耦隔离电路输出给换向阀，电液比例阀和换向阀共同作用到非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端进行提升运动；在提升过程中通过激光定位检测装置检测悬臂桁架自由端的提升位置，未到达则持续输出控制信号，到达指定提升点则执行步骤三；提升过程中小液压缸由大液压缸牵引随动，自身不做运动；

步骤三：根据上位机发送的运动命令及运动参数判断在该提升点是否需要振动运动，不需要则执行第四步；否则，根据运动参数指定的振动曲线函数，规划振动曲线离散数据，微处理器输出对称小液压缸运动的离散数字量，通过DA转换器通道二转换为连续的模拟量，经过伺服阀控制信号调理电路驱动放大后输出给电液伺服阀，同时通过磁致伸缩传感器检测对称小液压缸的伸缩量，经过位移传感器电流信号调理电路，送到微处理器片内ADC转换为离散数字量，作为反馈信号，实现对称小液压缸的闭环振动控制；采用多任务技术，在运动过程中同时将规划的运动数据和反馈的实际运动数据通过以太网发送到上位机，在上位机绘制运动误差曲线；振动过程中大液压缸保持静止状态；

步骤四：判断悬停时间，未到则等待，悬停时间到则执行步骤五；

步骤五：控制非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端下落到初始位置，控制方式同步骤二，区别为换向阀方向反相，然后转到步骤一等待上位机发送新的运动命令及运动参数。

所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法包括以下步骤：

步骤一：液压运动控制器等待上位机通过以太网接口发送运动命令及运动参数，运动命令及参数包括：悬臂桁架自由端提升位置，在该提升位置是否需要振动运动，振动曲线函数参数，在该提升位置的悬停时间；接收到后执行步骤二；

步骤二：非对称大液压缸行程与其伸缩速度V相关，而伸缩速度V与比例调速阀输出流量Q成正比，比例调速阀输出流量Q与输入的控制电压U成正比。即有V与U成比例关系：

选用的DYBQ-H16型比例调速阀额定流量Q为15L/min，工称通径D为16mm，内部比例放大器要求输入信号U为0～10V。微处理器根据上位机发送的非对称液压缸运动行程计算出对应的数字量，通过16位DA转换器通道一转换为取值范围为0～5V的电压信号，经过比例阀控制信号调理电路隔离驱动放大为取值范围为0～10V的电压信号后输出给电液比例阀；同时微处理器通过GPIO输出控制换向阀的开关量信号，经过换向阀光耦隔离电路隔离、电平变换后输出给换向阀；电液比例阀和换向阀共同作用到非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端进行提升运动；在提升过程中通过激光定位检测装置检测悬臂桁架自由端的提升位置，未到达则持续输出控制信号，到达指定提升点则执行步骤三；提升过程中小液压缸由大液压缸牵引随动，自身不做运动；

步骤三：根据上位机发送的运动命令及运动参数判断在该提升点是否需要振动运动，不需要则执行第四步；否则，根据运动参数指定的振动曲线函数，规划振动曲线离散数据，微处理器输出对称小液压缸运动的离散数字量，通过DA转换器通道二转换为连续的模拟量，经过伺服阀控制信号调理电路驱动放大后输出给电液伺服阀，同时通过磁致伸缩传感器检测对称小液压缸的伸缩量，经过位移传感器电流信号调理电路，送到微处理器片内ADC转换为离散数字量，作为闭环控制的反馈信号，实现对称小液压缸的闭环振动控制；采用移植在微处理器中的嵌入式实时操作系统μC/OS II多任务技术，在运动过程中同时将规划的运动数据和反馈的实际运动数据通过以太网发送到上位机，在上位机绘制运动误差曲线；振动过程中大液压缸保持静止状态；

步骤四：判断悬停时间，未到则等待，悬停时间到则执行步骤五；

步骤五：控制非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端下落到初始位置，控制方式同步骤二，区别为换向阀方向反相，然后转到步骤一等待上位机发送新的运动命令及运动参数。

如图2所示，本发明实施例的悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统主要包括：微处理器1、数模转换器2、比例阀控制信号调理电路3、换向阀光耦隔离电路4、伺服阀控制信号调理电路5、位移传感器电流信号调理电路6、拉压力传感器电压信号调理电路7、激光定位检测译码电路8、以太网物理层收发器电路9。

微处理器1，与数模转换器2、换向阀光耦隔离电路4、位移传感器电流信号调理电路6、拉压力传感器电压信号调理电路7、激光定位检测译码电路8、以太网物理层收发器电路9电连接，用于对悬臂桁架自由端进行提升及振动运动控制；

数模转换器2，用于控制非对称液压缸，进而控制牵引悬臂桁架自由端做提升运动；

比例阀控制信号调理电路3，用于对数模转换器输出的信号进行驱动放大，控制非对称液压缸做提升运行；

换向阀光耦隔离电路4，用于对微处理器1输出的开关量信号进行光电隔离，控制换向阀导通回路，进而控制非对称大液压缸的进出油方向，实现悬臂桁架自由端提升及回落运动；

伺服阀控制信号调理电路5和数模转换器2，用于控制对称液压缸，进而控制悬臂桁架在指定提升点做振动运动；

位移传感器电流信号调理电路6，用于检测对称液压缸行程，反馈给微处理器，在微处理器1内部应用模糊PID算法实现对小液压缸的闭环控制；

拉压力传感器电压信号调理电路7，用于检测悬臂桁架自由端提升拉压力，该拉压力通过以太网发送到上位机，作为超压报警信号处理；

激光定位检测译码电路8，用于检测悬臂桁架自由端提升位置；

以太网物理层收发器电路9，与上位机进行网络通信。

参见附图3，疲劳试验系统总体结构示意图，液压系统由非对称大液压缸与对称小液压缸串联而成。

参见附图4，是本发明一种大跨度悬臂桁架液压控制系统专用运动控制器与液压控制系统的连接关系框图。

上位机，与以太网物理层收发器电路9连接，用于向专用液压运动控制器发送运动命令及运动参数、接收专用液压运动控制器上传的振动运动数据、悬臂桁架自由端运动过程中拉压力值；

换向阀，与换向阀光耦隔离电路4连接，用于控制非对称液压缸的进出油方向；

电液比例阀，与比例阀控制信号调理电路3连接，用于控制非对称液压缸，进而牵引悬臂桁架自由端做提升及回落运动；

电液伺服阀，与伺服阀控制信号调理电路5连接，用于控制对称液压缸，进而控制悬臂桁架自由端做振动运动；

位移传感器，与位移传感器电流信号调理电路6连接，用于检测对称液压缸行程；

拉压力传感器，与拉压力传感器电压信号调理电路7连接，用于检测悬臂桁架自由端提升拉压力。

下面对本发明的应用原理作进一步的描述。

本发明用于对大跨度悬臂桁架自由端进行提升和振动，进而对悬臂桁架上铺设的液压管路进行疲劳耐久试验。执行元件由实现悬臂桁架自由端提升的单杆非对称大液压缸与实现正弦振动的双杆对称小液压缸串联而成。本发明所涉及的专用运动控制器：主要由32位ARM Cortex-M3微处理器及其外围电路构成。外围电路主要有：用于控制非对称大液压缸的数模转换器(DAC)、比例阀控制信号调理电路、换向阀光耦隔离电路；用于控制对称小液压缸的数模转换器(DAC)、伺服阀控制信号调理电路；用于检测对称小液压缸行程的磁致伸缩位移传感器电流信号调理电路；用于检测悬臂桁架自由端提升拉压力的压力传感器输入电压信号调理电路；用于检测悬臂桁架自由端提升位置的激光定位检测译码电路；与上位机进行网络通信的以太网物理层收发器电路；以上所述的外围电路均与ARM微处理器电连接。选用的嵌入式微处理器为NXP公司的LPC1768芯片，该芯片为32位ARM Cortex-M3内核，具有3级流水线和哈佛结构，内部集成有以太网媒介访问控制器(MAC)及8通道12位模数转换器(ADC)；用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。选用的ARM微处理器运算能力强，可在ARM微处理器内实现复杂振动轨迹规划。外围电路中的以太网物理层收发器(PHY)芯片DP83843与ARM内部的以太网MAC连接，构成以太网通信传输的硬件基础结构。以太网MAC通过使用DMA硬件加速功能来优化其性能，以太网模块和相关的设备驱动软件提供位于OSI参考模型中数据链路层的媒体访问控制(MAC)子层的功能，在本发明中实现与上位机的高速数据交互。用于测量小液压缸行程的磁致伸缩传感器信号及用于测量悬臂桁架自由端牵引力的拉压力传感器信号分别经过电流、电压信号调理电路后连接到ARM芯片内部的12位ADC进行转换并处理，减少了电路的分立元件，降低了系统功耗，提高了系统可靠性。所述DAC采用完整双通道16位DAC芯片AD5752R，该芯片为串行输入、电压输出，用于控制电液比例阀和电液伺服阀，进而控制大液压缸和小液压缸运动，两液压缸串联对悬臂桁架自由端进行提升和振动控制。使用光耦隔离电路输出开关量信号对换向阀控制，进而控制非对称大液压缸的运动方向。用于检测悬臂桁架自由端提升位置的激光定位检测装置输入信号经过译码电路转换后连接到ARM的GPIO，用于控制提升位置。用于驱动悬臂桁架自由端振动的对称小液压缸采用闭环控制策略，使用磁致伸缩位移传感器做为反馈环节，在ARM中设计模糊PID控制算法，保证系统运动精度和运行的平稳性。本发明应用嵌入式技术，选用ARMCortex-M3微处理器，在ARM微处理器内实现复杂振动轨迹规划，如规划振动轨迹为函数：

s(t)函数曲线如图6所示。

本发明采用模糊PID控制算法，实现小液压缸精密闭环控制，如图7所示为实际的振动运动曲线，如图8所示为误差，可见误差在±2.5mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法，其特征在于，所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法包括以下步骤：

步骤一：液压运动控制器等待上位机通过以太网接口发送运动命令及运动参数，运动命令及参数包括：悬臂桁架自由端提升位置，在该提升位置是否需要振动运动，振动曲线函数参数，在该提升位置的悬停时间；接收到后执行步骤二；

步骤二：非对称大液压缸行程与其伸缩速度V相关，而伸缩速度V与比例调速阀输出流量Q成正比，比例调速阀输出流量Q与输入的控制电压U成正比，即有V与U成比例关系：

$V=\frac{Q}{A}=\frac{Q}{{\mathrm{\πD}}^2/4}=\frac{K_{0}U}{{\mathrm{\πD}}^2/4}=\frac{4K_0}{{\mathrm{\πD}}^2}U;$

Q为15L/min，公称通径D为16mm，内部比例放大器要求输入信号U为0～10V；微处理器根据上位机发送的非对称大液压缸运动行程计算出对应的数字量，通过16位DA转换器通道一转换为取值范围为0～5V的电压信号，经过比例阀控制信号调理电路隔离驱动放大为取值范围为0～10V的电压信号后输出给电液比例阀；同时微处理器通过GPIO输出控制换向阀的开关量信号，经过换向阀光耦隔离电路隔离、电平变换后输出给换向阀；电液比例阀和换向阀共同作用到非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端进行提升运动；在提升过程中通过激光定位检测装置检测悬臂桁架自由端的提升位置，未到达则持续输出控制信号，到达指定提升点则执行步骤三；提升过程中对称小液压缸由非对称大液压缸牵引随动，自身不做运动；

步骤三：根据上位机发送的运动命令及运动参数判断在该提升点是否需要振动运动，不需要则执行第四步；否则，根据运动参数指定的振动曲线函数，规划振动曲线离散数据，微处理器输出对称小液压缸运动的离散数字量，通过DA转换器通道二转换为连续的模拟量，经过伺服阀控制信号调理电路驱动放大后输出给电液伺服阀，同时通过磁致伸缩传感器检测对称小液压缸的伸缩量，经过位移传感器电流信号调理电路，送到微处理器片内ADC转换为离散数字量，作为闭环控制的反馈信号；采用移植在微处理器中的嵌入式实时操作系统μC/OSII多任务技术，在运动过程中同时将规划的运动数据和反馈的实际运动数据通过以太网发送到上位机，在上位机绘制运动误差曲线；振动过程中非对称大液压缸保持静止状态；

步骤四：判断悬停时间，未到则等待，悬停时间到则执行步骤五；

步骤五：控制非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端下落到初始位置，控制方式同步骤二，区别为换向阀方向反向，然后转到步骤一等待上位机发送新的运动命令及运动参数。

2.一种如权利要求1所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法的悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统，其特征在于，所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统包括：

微处理器，与数模转换器、换向阀光耦隔离电路、位移传感器电流信号调理电路、拉压力传感器电压信号调理电路、激光定位检测译码电路、以太网物理层收发器电路和数模转换器电连接，用于对悬臂桁架自由端进行提升及振动运动控制；

数模转换器，用于控制非对称大液压缸，进而控制牵引悬臂桁架自由端做提升运动；

比例阀控制信号调理电路，用于对数模转换器输出的信号进行驱动放大，控制非对称大液压缸做提升运行；

换向阀光耦隔离电路，用于对微处理器输出的开关量信号进行光电隔离，控制换向阀导通回路，进而控制非对称大液压缸的进出油方向，实现悬臂桁架自由端提升及回落运动；

伺服阀控制信号调理电路和数模转换器，用于控制对称小液压缸，进而控制悬臂桁架在指定提升点做振动运动；

位移传感器电流信号调理电路，用于检测对称小液压缸行程，反馈给微处理器，在微处理器内部应用模糊PID算法实现对对称小液压缸的闭环控制；

拉压力传感器电压信号调理电路，用于检测悬臂桁架自由端提升拉压力，该拉压力通过以太网发送到上位机，作为超压报警信号处理；

激光定位检测译码电路，用于检测悬臂桁架自由端提升位置；

以太网物理层收发器电路，与上位机进行网络通信。

3.一种包含权利要求2所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统的液压控制系统。

4.如权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统包括：

上位机，与以太网物理层收发器电路连接，用于向专用液压运动控制器发送运动命令及运动参数、接收专用液压运动控制器上传的振动运动数据、悬臂桁架自由端运动过程中拉压力值；

换向阀，与换向阀光耦隔离电路连接，用于控制非对称大液压缸的进出油方向；

电液比例阀，与比例阀控制信号调理电路连接，用于控制非对称大液压缸，进而牵引悬臂桁架自由端做提升及回落运动；

电液伺服阀，与伺服阀控制信号调理电路连接，用于控制对称小液压缸，进而控制悬臂桁架自由端做振动运动；

位移传感器，与位移传感器电流信号调理电路连接，用于检测对称小液压缸行程；

拉压力传感器，与拉压力传感器电压信号调理电路连接，用于检测悬臂桁架自由端提升拉压力。