CN110307931B - 一种离合器扭矩动态自标定平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合器扭矩动态自标定平台，其包括依次相连的动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块，以及与所述动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块相连的上位机工控系统，且所述上位机工控系统包括相连的数据标定分析模块和逻辑控制模块，其中，所述数据标定分析模块分别与所述动力模块、扭矩传感器、扭矩检测仪相连；所述逻辑控制模块分别与所述动力模块和所述负载模块相连。本发明通过根据预先基于离合器固有扭矩脱开特性制定的控制策略来调整动力模块的输出动力，并对应变信号进行自动采集、传输、标定，即通过采集信号特征匹配，实现量程的检查和极限扭矩的标定。相应地，本发明还提供了一种离合器扭矩动态自标定方法。

Description

一种离合器扭矩动态自标定平台及方法

技术领域

本发明涉及扭矩监测领域，具体涉及一种离合器扭矩动态自标定平台及方法。

背景技术

离合器是一种动力传递装置，主要安装在动力装置和执行装置之间，起到结合或断开分离动力传递。根据控制方式的不同，离合器有机械控制、液压控制、气控、真空源控制、电磁等操纵方式。根据摩擦方式的不同离合器分牙嵌式、单片摩擦片以及多片摩擦片式。

在工业、汽车等领域以及工程机械上离合器已经被广泛应用，例如国内通常在保护关键设备防止过载损坏的方法是：设定电机电流保护和通过使用机械式过载离合器(也称之为离合式扭矩限制器)。然而，机械式过载离合器，有一个扭矩范围通过手工调整很难达到理想状态，要么出现满载正常时离合器脱离，要么出现过载时离合器不会脱离，严重影响设备的安全。因此急需改进的带扭矩实时检测的离合器，从而能够精确感知设备扭矩，实时监测扭矩的变化，对于超过扭矩限制的情况，通过反馈实现设备的保护。对于带扭矩检测的离合器的标定有静态法和动态法，目前现有传统的扭矩检测仪标定设备，主要采用静态砝码加载的方式，但静态砝码加载的方法无法检测离合器的动态性能，而且量程范围有限，适用性较差；而现有的动态扭矩检测的试验平台，主要侧重于电机输出特性的检测，硬件和系统层面无法考虑到离合器用扭矩传感器标定的方法和特点，亦不具备标定的功能，局限性较大。

基于此，申请人提出侧重于离合器用扭矩传感器本身的硬件特点，通过系统性的软硬件结合，实现扭矩调整，信号采集，数据处理一体化，完成扭矩传感器的自标定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种离合器扭矩动态自标定平台及方法，解决了现有技术中标定方法检测动态性能不足，适用性不足的问题，本发明能够实时监测主输出轴的扭矩变化，结合设备的运行状态，实时保护设备的安全，降低故障损失。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种离合器扭矩动态自标定平台，其包括依次相连的动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块，以及与所述动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块相连的上位机工控系统，且所述上位机工控系统包括相连的数据标定分析模块和逻辑控制模块，其中，

所述数据标定分析模块分别与所述动力模块、扭矩传感器、扭矩检测仪相连；

所述逻辑控制模块分别与所述动力模块和所述负载模块相连。

其中，所述逻辑控制模块根据预先基于所述离合器的脱开转矩阈值制定的控制策略对所述动力模块和所述负载模块进行控制，其中，所述控制策略为：

阶梯式控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15％-20％额定转速为一档，而所述负载模块的转矩以每隔35-60N·m为一档，且所述负载模块的最高转矩为脱开转矩的115-130％；然后将每档转速分别与所有档位转矩进行组合，得到多个转速转矩组合，并周期性地以逐档增速或逐档减速的方式执行多个所述转速转矩组合，且每档转速下先逐档增转矩后逐档减转矩，或者先逐档减转矩后逐档增转矩。

进一步地，所述控制策略还包括：连续匀速控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15％-20％额定转速为一档，并逐档增速或逐档减速的方式调整所述动力模块的转速，且每档转速下，在脱开扭矩范围内，以10-15N·m/s的速度连续匀速增加/减小所述负载模块的转矩。

其中，所述动力模块为伺服电机；和/或，所述负载模块为磁粉制动器。

其中，所述离合器模块包括啮合式离合器和应变采集电路和信号采集与调理模块，其中，所述啮合式离合器采用轮辐式扭力梁设计；所述应变采集电路安装在所述啮合式离合器的扭力梁上，并与所述信号采集与调理模块电连接。

基于上述的离合器扭矩动态自标定平台，本发明还提供了一种离合器扭矩动态自动标定方法，其包括步骤：

S1，预先根据离合器模块中离合器的脱开转矩范围制定控制策略，以根据所述控制策略调整动力模块和负载模块的输出；

S2，实时采集所述控制策略下所述离合器模块中应变采集电路的输出电压信号和扭矩检测仪的输出扭矩值；

S3，根据所实时采集的输出电压信号和输出扭矩值进行数据分析，以进行离合器模块中扭矩传感器量程的标定；

其中，所述控制策略包括阶梯式控制策略：预设动力模块的转速以每隔15-20％额定转速为一档，而负载模块的转矩以每隔35-60N·m为一档，且所述负载模块的最高转矩为脱开转矩的115-130％；然后将每档转速分别与所有档位转矩进行组合，得到多个转速转矩组合，并周期性地以逐档递增/逐档递减的方式执行多个所述转速转矩组合，且每档转速下先逐档增转矩后逐档减转矩，或者先逐档减转矩后逐档增转矩。

其中，执行所述阶梯式控制策略时，步骤S3中具体包括步骤：

S31，判断步骤S2中所实时采集的每个输出电压信号与其临近1s内所有输出电压信号均值之间的差值是否大于30％，若是，则执行步骤S32，否则，执行步骤S33；

S32，将所述输出电压信号判定为异常信号，并剔除所述输出电压信号，然后执行步骤S33；

S33，分析并分别判断每档转矩下采集得到的输出电压信号和输出扭矩值的数据离散程度是否小于或等于预设的离散程度阈值，若是，执行步骤S34；

S34，分析并判断不同转速相同转矩下输出电压信号是否满足一致性，若满足，则执行步骤S35；

S35，以分析得到的输出扭矩均值为x轴，输出电压信号为y轴对实时采集的的输出电压信号进行数据拟合，得到拟合参数；

S36，重复执行阶梯式控制策略至少两个周期，并获取每个周期的拟合参数，以判断扭矩传感器的输出电压信号是否满足重复性，若满足重复性，则执行步骤S37；

S37，获取每个周期中的脱开扭矩值，并将最大的脱开扭矩设定为标定的扭矩限值。

8.如权利要求7所述的离合器扭矩动态自动标定方法，其特征在于，所述步骤S31之前，还包括步骤：

S38，实时采集所述动力模块的实际输出转速与和所述负载模块的实际输出转矩；

S39，判断所述动力模块的实际输出转速与所述动力模块的输入转速是否相同，且所述负载模块的实际输出转矩与所述负载模块的输入转矩是否相同，若所述实际输出转速与输入转速相同，且所述实际输出转矩与所述输入转矩相同，则判定系统运行正常，并执行步骤S31。

进一步地，所述控制策略还包括：连续匀速控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15％-20％额定转速为一档，并逐档增速或逐档减速的方式调整所述动力模块的转速，且每档转速下，在脱开扭矩范围内，以10-15N·m/s的速度连续匀速增加/减小所述负载模块的转矩。

更进一步地，所述离合器扭矩动态自动标定方法还包括步骤：

实时采集所述连续匀速控制策略下所述应变采集电路的输出电压信号和扭矩检测仪的输出扭矩值；

根据所实时采集的输出电压信号和输出扭矩值分析扭矩信号采集的迟滞。

本发明的有益效果是：

本发明的离合器扭矩动态自标定方法通过预先根据离合器的脱开转矩范围制定相应的控制策略，如阶梯式控制方案和连续匀速控制方案，以控制动力模块的输出动力，并实时采集在两种控制方案下的转矩电压信号(即应变电路的输出电压信号)和输出转矩值(即扭矩检测仪输出的扭矩值)，然后根据实时采集到的信号进行数据处理分析，以实现量程的检查和极限扭矩的标定。本发明的该方法可以实现离合器用扭矩传感器的批量标定，完成标定参数的固化，方便高效。

本发明的离合器扭矩动态自标定平台通过根据预先基于离合器固有扭矩脱开特性制定的控制策略来调整动力模块的输出动力，并由相应的数据采集设备，如应变采集电路和扭矩检测仪来完成应变信号的自动采集、传输、标定，即通过采集信号分析处理，实现量程的检查和极限扭矩的标定。本发明的该自标定平台可以实现离合器用扭矩传感器的批量标定，完成标定参数的固化，方便高效。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明的一种离合器扭矩动态自标定平台的一实施例的功能模块示意图；

图2是反映图1中的离合器扭矩动态自标定平台的各模块之间的控制逻辑图；

图3是反映图1中的负载模块的负载扭矩调整方式的一实施例的示意图；

图4是反映图1中离合器扭矩动态自标定平台中离合器模块中啮合式离合器与应变采集

电路之间的安装位置示意图；

图5是本发明的一种离合器扭矩动态自标定方法的一实施例的流程图；

图6是图5中的离合器扭矩动态自标定方法中的离合器极限扭矩的动态自标定的一实施

例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例一

参见图1，为本发明的一种离合器扭矩动态自标定平台的一实施例的功能框架示意图，具体地，本实施例的该离合器扭矩动态自标定平台包括依次相连的动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块，以及与该动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块相连的上位机工控系统。

参见图1和图2，本实施例中，该上位机工控系统包括相连的数据标定分析模块和逻辑控制模块，其中，数据标定分析模块分别与动力模块、离合器模块和扭矩检测仪相连，用于实时获取离合器模块(中应变采集电路)的扭矩电压信号(即输出电压)和扭矩检测仪输出的扭矩值，并对采集的信号进行数据统计分析以实现扭矩动态自标定；具体地，该数据标定分析模块采用C#语言开发，采用WPF技术，基于Modbus信号传输协议与各模块通信；而逻辑控制模块分别与动力模块和负载模块相连，用于负责动力模块输出动力的调整以及负载的匹配。

在一具体实施例中，该逻辑控制模块根据该上位机工控系统中预存的控制策略调整动力模块的转速、转矩，以及负载模块的负载变化。其中，该控制策略具体是预先根据离合器的固有特性，理论计算离合器的脱开转矩阈值，然后根据该脱开转矩阈值制定的，具体地，其包括：周期性地执行阶梯式控制策略，以获取不同转速不同转矩下的扭矩电压信号，从而进行统计分析以对离合器模块上的扭矩传感器(包括应变采集电路和信号采集与调理模块)的扭矩量程进行标定。其中，该阶梯式控制策略为：

预设定动力模块的转速以每隔15％-20％额定转速V为一档，负载模块的转矩则以每隔35-60N·m为一档，且该负载模块的最高转矩为脱开转矩的115-130％；然后将每档转速分别与每档转矩进行组合，得到多个转速转矩组合；例如，若以每隔20％额定转速V为一档，则有：I档-转速为20％V；II档-转速为40％V；III档-转速为60％V；IV当-转速为80％；V档-转速为V；相应地，以每隔50N·m为一档，而最高转矩为脱开转矩T的130％，则有：I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；那么多个转速转矩组合分别为：

转速转矩组合一：I档-转速为20％V；I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；

转速转矩组合二：II档-转速为40％V；I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；

···

转速转矩组合五：V档-转速为V；I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；

然后，周期性(至少两个周期)地以逐档增速或逐档减速的方式执行上述多个转速转矩组合，且在执行每个转速转矩组合时，考虑到正反转，因此，在每档转速下，按照预设的时间间隔(如2-4分钟)进行逐档增加转矩(即从0逐档增大至130％T)，然后逐档减小转矩(即从130％T逐档减小至0)，或者先逐档减小转矩然后逐档增加转矩。

进一步地，为了考察离合器上的扭矩传感器的时滞性，本实施例的该控制策略还包括：

连续匀速控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15％-20％额定转速为一档，并逐档增速或逐档减速的方式调整所述动力模块的转速，且每档转速下，在脱开扭矩范围内，以10-15N·m/s的速度连续匀速增加/减小所述负载模块的转矩。例如：

若以每隔20％额定转速V为一档，则如上所述，一共五个档位，分别为I、II、III、IV和V档；然后采用逐档增速的方式进行调整，则有：

I档转速下，以10Nm/s的速度连续匀速增大负载模块的转矩(即从0逐渐增大至脱开转矩)，考虑到正反转，然后以10Nm/s的速度连续匀速减小负载模块的转矩(即从脱开转矩逐渐减小至0)。

当然，在另一具体实施例中，也可以先减速后增速，即从动力模块的转速从V档逐档减小至I档，且每档转速下以10Nm/s的速度连续匀速调节(先增大后减小，或先减小后增大)负载模块的转矩。

在一具体实施例中，该动力模块采用伺服电机，并通过伺服控制器与上位机工控系统中的逻辑控制模块相连，即伺服控制器根据逻辑控制模块发送来的控制策略(即相应的控制程序)来控制伺服电机的输出转速和转矩。

在一具体实施例中，负载模块采用磁粉制动器，并配备有张力控制器，即张力控制器根据逻辑控制模块发送来的控制策略(即相应的控制程序)来控制磁粉制动器的负载。

本实施例中，该离合器模块采用带有扭矩监测的离合器，具体地，其包括啮合式离合器，以及用于采集动态信号的应变采集电路，用于对所采集的信号进行调理、滤波和放大与传输的信号采集与调理模块，而该啮合式离合器采用轮辐式扭力梁设计，因此，将应变采集电路安装在该扭力梁上，参见图4。

在一具体实施例中，该应变采集电路采用电阻应变片全桥方式，而该信号采集与调理模块则包括单片机MCU和信号传输子模块，其中信号传输子模块为应变采集电路提供激励电压，同时，将应变采集电路的输出电压发送给单片机MCU，单片机MCU完成信号的放大，A/D转换，数据滤波去噪处理。

本实施例中，平台运行过程中，信号采集与调理模块将应变采集电路中的电阻应变片的微弱毫伏级电压信号，进行低通滤波降噪，A/D转换，并将信号放大采用数字信号输出，为了减少干扰，该信号采集与调理模块采用RS-485与上位机工控系统的数据标定分析模块相连，即采用数字信号通信，避免了直接传输模拟量容易受干扰。

进一步地，由于存在信号干扰，因此，还在信号采集和调理模块外设置全金属外壳屏蔽。

本实施例中，上位机工控系统的数据标定分析模块通过串口与离合器模块中的信号采集与调理模块、扭矩检测仪相连形成完整的信号采集链，以实现扭矩电压信号(即输出电压信号)和基准扭矩值(即扭矩检测仪的输出扭矩值)的数据采集，然后进行数据整理和分析，并进行离合器扭矩动态自标定，即实现扭矩传感器量程的标定，如调零(即当负载模块的输出转矩为0时，将扭矩传感器调零)、调满(即将最大脱开扭矩设定为该扭矩传感器的扭矩限值，也即扭矩传感器的最大量程)，以及相应的非线性校正，如通过查表或者非线性拟合(比如多项式拟合等)去校正。

相应地，本实施例中，该上位机工控系统还包括显示模块，用以实时显示采集数据的变化曲线，以及标定结果。

本实施例的该离合器扭矩动态自标定平台通过根据预先基于离合器固有扭矩脱开特性制定的控制策略来调整动力模块的输出动力，并由相应的数据采集设备，如应变采集电路和扭矩检测仪来完成应变信号的自动采集、传输、标定，即通过采集信号特征匹配，实现量程的检查和极限扭矩的标定；并且可实现离合器用扭矩传感器的批量标定，完成标定参数的固化，方便高效。

实施例二

基于上述实施例一中的离合器扭矩动态自标定平台，本发明还提供了一种离合器扭矩动态自标定方法，下面结合具体实施例和附图进行详细的说明。

参见图5，为本发明的一种离合器扭矩动态自标定方法的一实施例的流程图，具体地，本实施例所述的离合器扭矩动态自标定方法，包括步骤：

S1，预先根据离合器的脱开转矩范围制定控制策略，以根据该控制策略分别调整动力模块和负载模块的输出。

本实施例中，预先根据上述离合器模块中离合器的固有特性，并利用现有机械设计的基本理论公式理论估算离合器的脱开转矩范围，然后根据该脱开转矩范围制定相应的控制策略存储于上位机工控系统的逻辑模块中，并通过上位机工控系统的逻辑控制模块根据该控制策略来编制动力模块(如伺服电机)、负载模块(如磁粉制动器)的输出变化。

在一具体实施例中，该控制策略包括：阶梯式控制策略，以获取不同转速不同转矩下的离合器模块中扭矩传感器的应变电路的输出电压信号，从而进行数据统计分析以对离合器上的扭矩传感器的量程进行标定；同时，还可根据所采集到的输出电压信号来检查相同转矩，但不同转速下扭矩传感器输出的电压是否一致，即考察输入转矩相同的情况下，输出的电压是否受转速影响。具体地，阶梯式控制策略为：

首先，设定动力模块的转速按照每隔15-20％额定转速为一档，负载模块的转矩以每隔35-60N·m为一档，而负载模块的最高转矩为脱开转矩的115-130％；

其次，将每档转速分别与所有档位转矩进行组合，得到多个转速转矩组合，例如，若以每隔20％额定转速V为一档，则有：I档-转速为20％V；II档-转速为40％V；III档-转速为60％V；IV当-转速为80％；V档-转速为V；相应地，以每隔50N·m为一档，而最高转矩为脱开转矩T的130％，则有：I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；那么多个转速转矩组合分别为：

转速转矩组合一：I档-转速为20％V；I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；

转速转矩组合二：II档-转速为40％V；I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；

···

转速转矩组合五：V档-转速为V；I档-转矩为50N·m；II档-转矩为100N·m；III档-转矩为150N·m···转矩为T的130％；

然后，周期性地以逐档增速或逐档减速的方式执行上述多个转速转矩组合(至少两个周期)，且在执行每个转速转矩组合时，考虑到正反转，因此，在每档转速下，按照预设的时间间隔(如2-4分钟)进行逐档增加转矩，然后逐档减小转矩。具体地，下面以逐档增速的方式进行说明：先设定转速为I档，然后按照2分钟的间隔将转矩从50N·m逐渐增加到T的130％，考虑反转，再按照每个2分钟的间隔将转矩从T的130％逐渐减小至50N·m，完成一个转速转矩组合；然后，执行下一个转速转矩组合，即将转速增加为II档，并根据相同的方式按照2分钟的间隔将转矩从50N·m逐渐增加到T的130％，考虑反转，再按照每个2分钟的间隔将转矩从T的130％逐渐减小至50N·m···如此重复直至完成所有转速转矩组合。

当然，在另一具体实施例中，也可以先逐档减小转矩然后逐档增加转矩，即当转速每增加一档或者减小一个档位后，先按照每个2分钟的间隔将转矩从T的130％逐渐减小至50N·m，然后再按照2分钟的间隔将转矩从50N·m逐渐增加到T的130％······如此重复直至完成所有转速转矩组合。

S2，实时采集在阶梯式控制策略下离合器模块中应变采集电路的输出电压信号和扭矩检测仪的输出扭矩值。

本实施例中，由于设备动态运行，动力模块的实际输出转速和负载模块的实际输出转矩都存在动态波动，因此，本实施例中将数据采集与标定模块的采样频率设置为100Hz，并采用串口通信的方式与其与动力模块、应变采集电路和扭矩检测仪进行通信，以同时采集应变采集电路的输出电压(即离合器扭矩电压)，以及扭矩检测仪的扭矩输出(即负载模块的实际输出转矩)。

S3，根据步骤S2中所采集的输出电压信号和输出扭矩值进行数据分析，以进行扭矩传感器量程的标定。

参见图6，在一具体实施例中，当按照阶梯式控制策略执行，并进行数据采样后，数据标定分析模块根据采集的信号(包括动力模块的实际输出转速、应变采集电路的输出电压信号和扭矩检测仪输出的扭矩值)，按照以下步骤完成离合器上扭矩传感器的量程的标定。

S31，判断上述步骤S2中所实时采集得到的每个输出电压信号与其临近1s内所有输出电压信号均值之间的差值是否大于30％，若是，则执行步骤S32；若差值小于或等于30％，则执行步骤S33。

S32，将该输出电压信号判定为异常信号，并剔除异常信号，然后执行步骤S33。

S33，分析并判断每档转矩下采集得到的输出电压信号和输出扭矩值的数据离散程度是否小于或等于预设的离散程度阈值，若是执行步骤S34，否则，执行步骤S31。

在一具体实施例中，通过分别对每档转矩下采集得到的输出电压信号和输出扭矩值进行标准差分析，以分析判断每档转矩下的数据离散程度，具体地判断该标准差是否属于预设阈值区间0.5-0.8(即预设的离散程度阈值)，若是，则判定数据离散程度较低，执行步骤S34，否则，判定数据离散度较高，执行步骤S31。

通常，转矩是稳定的，因此，本实施例通过判断每档转矩下采集的输出电压信号和输出扭矩值的数据离散程度，来检测设备是否运行正常，若数据离散程度较低，则说明相应设备运行正常，若数据离散程度较高，则说明可能测试有误，即相应设备可能运行不正常，这就需要检查相应设备的连接情况或者各模块是不是有问题，例如，若输出电压信号的数据离散度较高，那么就需要检查该扭矩传感器和离合器之间的连接，若输出转矩值的数据离散度较高，那么久需要检查扭矩检测仪的连接；而若两者的数据离散度均满足杉树的数据离散度阈值，则说明相应模块连接正常，然后执行步骤S34。

S34，分析并判断不同转速相同转矩下输出电压信号是否满足一致性，若满足，则执行步骤S35；否则，执行步骤S2。

在一具体实施例中，通过按照不同的转速，将每档转矩下采集得到的输出转矩值和输出电压信号进行预处理，如计算平均值，方差，极值，频域分析等，即计算采集得到的输出扭矩平均值(即转矩平均值)，计算不同转速相同扭矩下，即每档转矩下所采集得到的输出电压信号的均值，极值和频率；然后，对比不同转速相同扭矩下，输出电压信号的均值变化，极值变化，频率变化，若偏差小于阈值可以认定满足一致性，即输出电压不受转速的影响，否则，认定为不满足一致性，一般阈值为5％。

S35，以分析得到的输出扭矩均值为x轴，输出电压信号为y轴对实时采集的输出电压信号进行数据拟合，得到拟合参数。

本实施例中，在步骤S34时就已经对采集的各个数据进行了分析，即预处理，从而得到了该数据扭矩均值，因此，对预处理后的数据进行曲线绘制，即以扭矩均值为x轴，扭矩电压信号为y轴，并进行拟合，以相关性系数R为判定指标，提供线性，正反转分区，分段分区，多项式等方法进行拟合，并将拟合的相关参数，以及拟合曲线形成图标在上位机工控系统上呈现。

当然，本实施例中，还可采用其他拟合方式，如指数拟合，威布尔拟合等。而考虑到设备的机械特性，一般采用区间线性拟合。

S36，重复执行阶梯式控制策略至少两个周期，并获取每个周期的拟合参数，以判断离合器上扭矩传感器的输出电压信号是否满足重复性，若是，则执行步骤S37，否则，执行步骤S1。

在一具体实施例中，采用线性拟合，则该拟合参数包括斜率k和截距b，若重复性较好，每个周期拟合出来的k，b值，偏差都不大，不超过3％。

S37，获取每个周期中的脱开扭矩值，并将最大的脱开扭矩设定为标定的扭矩限值。

在一具体实施例中，当扭矩大于离合器额定扭矩的时候，离合器啮合装置会发生脱开，此时，扭矩检测仪所采集的信号表现为扭矩值的突然下降；因此，获取每个周期的脱开扭矩值，并统计以对比每次脱开扭矩是否一致，偏差情况，从而从中选择出最大的脱开扭矩作为设备标定的扭矩限值，即扭矩传感器的最大值，以保证离合器的安全。

在一具体实施例中，对于三个采用周期的数据一致性较好的情况，上位机工控系统的显示模块上将提示数据标定完成，数据标定和分析模块将最终结果形成报表。

在一具体实施例中，上位机工控系统的显示模块上将显示每个周期的拟合参数，设备的线性度以及重复性，并可以查看每个周期的拟合曲线，各档扭矩下数据的统计参数，以及历史曲线。

本实施例的方法中采集信号的数据分析与标定，全部由上述实施例一中的数据标定和分析模块自动完成，并输出结果。

进一步地，在执行步骤S31之前，还需要先判断系统是否正常，具体地，在步骤S31之前，还包括步骤：

S38，实时采集动力模块的实际输出转速与和负载模块的实际输出转矩。

本实施例中，通过数据采集与标定模块来采集该动力模块的实际输出转速。

S39，分别判断上述步骤S38中实时采集得到的动力模块的实际输出转速与其输入转速是否一致，以及负载模块的实际输出转矩与其输入转矩是否一致，若一致，则判定系统正常，并执行步骤S31，否则，判定系统不正常，并通知对系统进行维修或调整，且当维修或调整后重新执行步骤S1。

在一具体实施例中，系统不正常可能是逻辑控制模块设置不正确或者扭矩检测仪的数据链路有问题，表现为逻辑控制模块设定转速和扭矩检测仪检测到的转速不一致，或者负载调节没反应等。

更进一步地，为了观察离合器模块中扭矩传感器的时滞，本实施例中的该控制策略还包括：连续匀速控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15％-20％额定转速为一档，并逐档增速或逐档减速的方式调整所述动力模块的转速，且每档转速下，在脱开扭矩范围内，以10-15N·m/s的速度连续匀速增加/减小所述负载模块的转矩。

在一具体实施例中，若以每隔20％额定转速V为一档，则如上所述，一共五个档位，分别为I、II、III、IV和V档；然后采用逐档增速的方式进行调整，则有：

I档转速下，以10Nm/s的速度连续匀速增大负载模块的转矩(即从0逐渐增大至脱开转矩)，考虑到正反转，然后以10Nm/s的速度连续匀速减小负载模块的转矩(即从脱开转矩逐渐减小至0)。

当然，在另一具体实施例中，也可以先减速后增速，即从动力模块的转速从V档逐档减小至I档，且每档转速下以10Nm/s的速度连续匀速调节(先增大后减小，或先减小后增大)负载模块的转矩。

相应地，本实施例的该标定方法还包括步骤：

实时采集连续匀速控制策略下离合器模块中应变采集电路的输出电压信号和扭矩检测仪的输出扭矩值；

根据所实时采集的输出电压信号和输出扭矩值分析扭矩信号采集的迟滞性。

在一具体实施例中，采用上述的连续匀速控制策略将扭矩传感器在其量程范围内从小到大等距离(即10-15N·m)加载载荷，然后从大到小重复加载负荷，并以实时采集到的该连续匀速控制策略下扭矩检测仪的输出扭矩值为x轴，应变采集电路的输出电压信号为y轴绘制动态曲线，从而得到两个标定曲线(即从小到大加载载荷情况下的采集信号绘制的曲线，以及从大到小加载负荷情况下的采集信号绘制的曲线)，然后计算两个标定曲线之间的最大偏差作为判定扭矩信号(即输出转矩值)采集的滞后性的值，且迟滞越小越好。

当然，本实施例中，可以先按照连续匀速控制策略进行控制，后按照阶梯式控制策略进行控制，当然，也可以先按照阶梯式控制策略进行控制，然后按照连续匀速控制策略进行控制，优选地，先按照连续匀速控制策略来控制动力模块和负载模块，从而当观察到扭矩传感器的时滞情况后，若具有较严重的时滞，则可进行相应的调整，然后再按照阶梯式控制策略进行控制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种离合器扭矩动态自标定平台，其特征在于，包括依次相连的动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块，以及与所述动力模块、离合器模块、扭矩检测仪和负载模块相连的上位机工控系统，且所述上位机工控系统包括相连的数据标定分析模块和逻辑控制模块，其中，

所述数据标定分析模块分别与所述动力模块、所述离合器模块、扭矩检测仪相连；

所述离合器模块包括啮合式离合器和扭矩传感器，所述扭矩传感器包括应变采集电路和信号采集与调理模块，其中，所述啮合式离合器采用轮辐式扭力梁设计；所述应变采集电路安装在所述啮合式离合器的扭力梁上，并与所述信号采集与调理模块电连接，所述信号采集与调理模块与所述数据标定分析模块电连接；

所述逻辑控制模块分别与所述动力模块和所述负载模块相连；其中，

所述逻辑控制模块根据预存的控制策略对所述动力模块和所述负载模块进行控制，所述控制策略是预先基于所述离合器模块中离合器的脱开转矩阈值制定的，其包括：

阶梯式控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15%-20%额定转速为一档，而所述负载模块的转矩以每隔35-60N・m为一档，且所述负载模块的最高转矩为脱开转矩的115-130%；然后将每档转速分别与所有档位转矩进行组合，得到多个转速转矩组合，并周期性地以逐档增速或逐档减速的方式执行多个所述转速转矩组合，且每档转速下先逐档增转矩后逐档减转矩，或者先逐档减转矩后逐档增转矩。

2.如权利要求1所述的离合器扭矩动态自标定平台，其特征在于，所述控制策略还包括：

连续匀速控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15%-20%额定转速为一档，并逐档增速或逐档减速的方式调整所述动力模块的转速，且每档转速下，在脱开扭矩范围内，以10-15N・m/s的速度连续匀速增加/减小所述负载模块的转矩。

3.如权利要求1或2所述的离合器扭矩动态自标定平台，其特征在于，所述动力模块为伺服电机；和/或，所述负载模块为磁粉制动器。

4.一种离合器扭矩动态自动标定方法，其特征在于，基于如权利要求1至3中任意一项所述的离合器扭矩动态自动标定平台，所述离合器扭矩动态自动标定方法包括步骤：

S1，预先根据离合器模块中离合器的脱开转矩范围制定控制策略，以根据所述控制策略调整动力模块和负载模块的输出；

S2，实时采集所述控制策略下所述离合器模块中应变采集电路的输出电压信号和扭矩检测仪的输出扭矩值；

S3，根据所实时采集的输出电压信号和输出扭矩值进行数据分析，以进行离合器模块中扭矩传感器量程的标定；

其中，所述控制策略包括阶梯式控制策略：预设动力模块的转速以每隔15-20%额定转速为一档，而负载模块的转矩以每隔35-60N・m为一档，且所述负载模块的最高转矩为脱开转矩的115-130%；然后将每档转速分别与所有档位转矩进行组合，得到多个转速转矩组合，并周期性地以逐档递增/逐档递减的方式执行多个所述转速转矩组合，且每档转速下先逐档增转矩后逐档减转矩，或者先逐档减转矩后逐档增转矩。

5.如权利要求4所述的离合器扭矩动态自动标定方法，其特征在于，执行所述阶梯式控制策略时，步骤S3中具体包括步骤：

S31，判断步骤S2中所实时采集的每个输出电压信号与其临近1s内所有输出电压信号均值之间的差值是否大于30%，若是，则执行步骤S32，否则，执行步骤S33；

S32，将所述输出电压信号判定为异常信号，并剔除所述输出电压信号，然后执行步骤S33；

S33，分析并分别判断每档转矩下采集得到的输出电压信号和输出扭矩值的数据离散程度是否小于或等于预设的离散程度阈值，若是，执行步骤S34；

S34，分析并判断不同转速相同转矩下输出电压信号是否满足一致性，若满足，则执行步骤S35；

S35，以分析得到的输出扭矩均值为x轴，输出电压信号为y轴对实时采集的的输出电压信号进行数据拟合，得到拟合参数；

S36，重复执行阶梯式控制策略至少两个周期，并获取每个周期的拟合参数，以判断扭矩传感器的输出电压信号是否满足重复性，若满足重复性，则执行步骤S37；

S37，获取每个周期中的脱开扭矩值，并将最大的脱开扭矩设定为标定的扭矩限值。

6.如权利要求5所述的离合器扭矩动态自动标定方法，其特征在于，步骤S31之前，还包括步骤：

S38，实时采集所述动力模块的实际输出转速与和所述负载模块的实际输出转矩；

S39，判断所述动力模块的实际输出转速与所述动力模块的输入转速是否相同，且所述负载模块的实际输出转矩与所述负载模块的输入转矩是否相同，若所述实际输出转速与输入转速相同，且所述实际输出转矩与所述输入转矩相同，则判定系统运行正常，并执行步骤S31。

7.如权利要求5所述的离合器扭矩动态自动标定方法，其特征在于，所述控制策略还包括：

连续匀速控制策略：预设所述动力模块的转速以每隔15%-20%额定转速为一档，并逐档增速或逐档减速的方式调整所述动力模块的转速，且每档转速下，在脱开扭矩范围内，以10-15N・m/s的速度连续匀速增加/减小所述负载模块的转矩。

8.如权利要求7所述的离合器扭矩动态自动标定方法，其特征在于，还包括步骤：

实时采集所述连续匀速控制策略下所述应变采集电路的输出电压信号和扭矩检测仪的输出扭矩值；

根据所实时采集的输出电压信号和输出扭矩值分析扭矩信号采集的迟滞。

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