CN111812563A - 比例电磁铁力特性测试系统、方法、计算机和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了比例电磁铁力特性测试系统、方法、计算机和存储介质，测试系统包括：获取模块，获取模块用于获取被测试电磁铁的测试数据，测试数据包括被测试电磁铁在驱动电流In时，被测试电磁铁的位移Sn以及被测试电磁铁在位移Sn处所对应的电磁力FEn；计算模块，计算模块用于根据测试数据计算被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系；输出模块，输出模块用于根据计算模块计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出。本方案去除了电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的影响，使得测试数据更准确，减小了误差，且通过对计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出，更直观表征比例电磁铁力特性。
Description
技术领域
本发明涉及比例电磁铁力特性测试领域，具体而言，涉及一种比例电磁铁力特性测试系统、一种比例电磁铁力特性测试方法、一种计算机和一种计算机可读存储介质。
背景技术
比例电磁阀是一种常见的电—机械转换器，即将输入的电能转换为力与位移的器件。由于比例电磁铁具有工作行程内“力—位移”特性优异、输出力大、响应快、结构耐用、控制方便等特点，近年来在工业领域的应用日趋广泛。作为比例液压阀、伺服液压阀等高端液压元件的核心部件，比例电磁阀的性能，特别是力特性，直接关系到相关液压阀、乃至液压系统的工作性能。因此，开展比例电磁铁力特性的测试及建模工作对准确、高效地应用比例电磁铁具有十分重要的意义。
比例电磁铁力特性测试方法一般使用步进电机加丝杠副或手轮作为位移驱动装置，PWM信号发生器串接电流表为驱动电路，分别采用电流表、位移传感器与力传感器检测电磁铁驱动电流、位移、电磁力。这种方法没有对比例电磁铁力特性的测试数据的进行合理处理，无法直观表征比例电磁铁力特性，以及测量得到恒定电流下比例电磁铁的位移—力特性曲线时没有考虑电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的影响，导致测试误差较大。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种比例电磁铁力特性测试系统。
本发明的另一个目的在于提供一种比例电磁铁力特性测试方法。
本发明的又一个目的在于提供一种计算机。
本发明的再一个目的在于提供一种计算机可读存储介质。
为实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种比例电磁铁力特性测试系统，包括：获取模块，所述获取模块用于获取被测试电磁铁的测试数据，所述测试数据包括所述被测试电磁铁在驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn；计算模块，所述计算模块用于根据所述测试数据计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系；输出模块，所述输出模块用于根据所述计算模块计算出的所述关系生成力特性图表并对所述力特性图表进行显示输出。
本发明上述实施例提供的比例电磁铁力特性测试系统，获取被测试电磁铁的测试数据，由于获取到的测试数据包括被测试电磁铁在驱动电流In时，被测试电磁铁的位移Sn以及被测试电磁铁在位移Sn处所对应的电磁力FEn，去除了电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的影响，使得测试得到的数据更准确，减小了测试误差，进而再后续对测试数据进行处理而得到的比例电磁铁力特性更精准，提升测试精准度，且本方案通过对计算模块计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出，这样更直观表征比例电磁铁力特性。
另外，本发明提供的上述实施例中的比例电磁铁力特性测试系统还可以具有如下附加技术特征：
上述技术方案中，所述计算模块通过插值法计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
上述技术方案中，所述的比例电磁铁力特性测试系统还包括：控制模块，所述控制模块用于控制向所述被测试电磁铁供电和用于控制压头相对于所述被测试电磁铁运动；数据采集模块，所述数据采集模块用于采集所述被测试电磁铁在驱动电流为0时，所述被测试电磁铁的位移Sn0以及所述被测试电磁铁在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0；以及所述数据采集模块还用于采集所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在位移Sn处所对应的驱动力FTn；数据处理模块，所述数据处理模块用于对所述数据采集模块采集到的数据进行处理，以得到所述被测试电磁铁在驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn，并对处理后的数据存储和/或将处理后的数据反馈至所述获取模块。
上述技术方案中，所述数据处理模块通过以位移Sn0为基准，利用插值法分别计算所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，位移Sn0所对应的驱动力FTn’，将每个驱动力FTn’与驱动力FTn0相减，以得到所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn。
上述技术方案中，所述的比例电磁铁力特性测试系统还包括：供电模块，与所述控制模块相连，所述供电模块用于向所述被测试电磁铁提供可调直流电。
本发明第二方面的实施例提供了一种比例电磁铁力特性测试方法，包括：获取被测试电磁铁测试数据，所述测试数据包括所述被测试电磁铁在驱动电流In时，被测试电磁铁的位移Sn以及被测试电磁铁在位移Sn处所对应的电磁力FEn；根据所述测试数据计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系；根据计算出的所述关系生成力特性图表并对所述力特性图表进行显示输出。
本发明上述实施例提供的比例电磁铁力特性测试方法，获取被测试电磁铁的测试数据，由于获取到的测试数据包括被测试电磁铁在驱动电流In时，被测试电磁铁的位移Sn以及被测试电磁铁在位移Sn处所对应的电磁力FEn，去除了电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的影响，使得测试得到的数据更准确，减小了测试误差，进而再后续对测试数据进行处理而得到的比例电磁铁力特性更精准，提升测试精准度，且本方案通过对计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出，这样更直观表征比例电磁铁力特性。
上述技术方案中，所述根据所述测试数据计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系的步骤具体包括：通过插值法计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
上述任一技术方案中，在所述获取被测试电磁铁测试数据的步骤之前，还包括以下步骤；控制向所述被测试电磁铁供电，以及控制压头相对于所述被测试电磁铁运动；采集所述被测试电磁铁在驱动电流为0时，所述被测试电磁铁的位移Sn0以及所述被测试电磁铁在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0；以及采集所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在位移Sn处所对应的驱动力FTn；对采集到的数据进行处理，以得到所述被测试电磁铁在驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn，并对处理后的数据存储和/或反馈。
上述技术方案中，所述对采集到的数据进行处理的步骤具体包括：以位移Sn0为基准，利用插值法分别计算所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，位移Sn0所对应的驱动力FTn’，将每个驱动力FTn’与驱动力FTn0相减，以得到所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn。
本发明第三方面的实施例提供了一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的比例电磁铁力特性测试程序，所述处理器执行所述比例电磁铁力特性测试时，实现根据上述任一项技术方案中所述的比例电磁铁力特性测试方法。
本发明第四方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有比例电磁铁力特性测试程序，其特征在于，该比例电磁铁力特性测试程序被处理器执行时实现根据上述任一项技术方案中所述的比例电磁铁力特性测试方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，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是本发明的一个实施例所述的比例电磁铁力特性测试系统的结构示意框图；
图2是本发明的一个实施例所述的比例电磁铁力特性测试系统的结构示意框图；
图3是本发明的一个实施例所述的计算机的结构示意框图；
图4是本发明的一个实施例所述的比例电磁铁力特性测试方法的流程示意框图；
图5是本发明的一个实施例所述的比例电磁铁力特性测试方法的流程示意框图；
图6是本发明的一个实施例所述的比例电磁铁力特性测试系统的结构示意图；
图7是本发明的一个实施例所述的驱动电源为0A 1A和2.5A时，电磁铁的驱动力与位移之间的关系示意图；
图8是本发明的一个实施例所述的不同驱动电流In中，电磁铁的电磁力FEn与位移Sn之间的关系示意图；
图9是本发明的一个实施例所述的文本文档示意图；
图10是本发明的一个实施例所述的建模模型的结构示意图；
图11是本发明的一个实施例所述的驱动电流In时，电磁铁的电磁力FEn与位移Sn之间的关系示意图。
其中，图1至图11中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
100比例电磁铁力特性测试系统，110获取模块，120计算模块，130输出模块，140控制模块，150数据采集模块，160数据处理模块，170供电模块，1伺服电机，2上横梁，3导向柱，4滚珠丝杠，5下横梁，6丝杆座，7力传感器，8压头，9被测试电磁铁，10固定工装，11底座，12立柱，13可调直流电源，15位移传感器，200计算机，210存储器，220处理器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图11描述本发明一些实施例所述比例电磁铁力特性测试系统100、比例电磁铁力特性测试方法、计算机200及计算机可读存储介质。
本发明第一方面的实施例提供了一种比例电磁铁力特性测试系统100，如图1所示，比例电磁铁力特性测试系统100包括：获取模块110、计算模块120和输出模块130。
获取模块110用于获取被测试电磁铁9的测试数据，测试数据包括被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn。
计算模块120用于根据测试数据计算被测试电磁铁9的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
输出模块130用于根据计算模块120计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出。
本发明上述实施例提供的比例电磁铁力特性测试系统100，获取被测试电磁铁9的测试数据，由于获取到的测试数据包括被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn，去除了电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的影响，使得测试得到的数据更准确，减小了测试误差，进而再后续对测试数据进行处理而得到的比例电磁铁力特性更精准，提升测试精准度，且本方案通过对计算模块120计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出，这样更直观表征比例电磁铁力特性。
在某些实施例中，计算模块120通过插值法计算被测试电磁铁9的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
插值法具有计算简单、准确率高的优点，有利于降低计算模块120的计算难度，降低运算压力，提升系统的运算效率。举例地，插值法包括任意阶多项式插值、分段多项式插值等方法，在此不在一一例举。
在某些实施例中，如图2所示，比例电磁铁力特性测试系统100还包括：控制模块140、数据采集模块150和数据处理模块160。
其中，控制模块140用于控制向被测试电磁铁9供电和用于控制压头8相对于被测试电磁铁9运动。
数据采集模块150用于采集被测试电磁铁9在驱动电流为0时，被测试电磁铁9的位移Sn0以及被测试电磁铁9在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0；以及数据采集模块150还用于采集被测试电磁铁9在不同驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的驱动力FTn。
数据处理模块160用于对数据采集模块150采集到的数据进行处理，以得到被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn，并对处理后的数据存储和/或将处理后的数据反馈至获取模块110。
通过采集被测试电磁铁9在驱动电流为0时，被测试电磁铁9的位移Sn0以及被测试电磁铁9在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0，可以理解地，电磁铁收到电磁力、电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力等，当被测试电磁铁9在驱动电流为0时，此时由于电磁铁没有通电，所以电磁铁没有产生电磁力，所述此时采集到的驱动力FTn0即为电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的合力。在通过对被测试电磁铁9提供不同的驱动电流In，采集到被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的驱动力FTn，利用数据处理模块160对采集到的数据进行处理，从而得到被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn，控制过程及控制逻辑简单。
在某些实施例中，数据处理模块160通过以位移Sn0为基准，利用插值法分别计算被测试电磁铁9在不同驱动电流In时，位移Sn0所对应的驱动力FTn’，将每个驱动力FTn’与驱动力FTn0相减，以得到被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn。
在某些实施例中，比例电磁铁力特性测试系统100还包括：供电模块170，与控制模块140相连，供电模块170用于向被测试电磁铁9提供可调直流电。
举例地，供电模块170包括可调直流电源13。
本发明第二方面的实施例提供了一种比例电磁铁力特性测试方法，如图4所示，包括以下步骤：
步骤S402：获取被测试电磁铁9测试数据，测试数据包括被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn。
步骤S404：根据测试数据计算被测试电磁铁9的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
步骤S406：根据计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出。
本发明上述实施例提供的比例电磁铁力特性测试方法，获取被测试电磁铁9的测试数据，由于获取到的测试数据包括被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn，去除了电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的影响，使得测试得到的数据更准确，减小了测试误差，进而再后续对测试数据进行处理而得到的比例电磁铁力特性更精准，提升测试精准度，且本方案通过对计算出的关系生成力特性图表并对力特性图表进行显示输出，这样更直观表征比例电磁铁力特性。
在某些实施例中，步骤S406：根据测试数据计算被测试电磁铁9的电磁力与驱动电流和位移之间的关系具体包括：
通过插值法计算被测试电磁铁9的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
插值法具有计算简单、准确率高的优点，有利于降低计算模块120的计算难度，降低运算压力，提升系统的运算效率。举例地，插值法包括任意阶多项式插值、分段多项式插值等方法，在此不在一一例举。
在某些实施例中，如图5所示，在步骤S402：获取被测试电磁铁9测试数据之前，还包括以下步骤：
步骤S502：控制向被测试电磁铁9供电，以及控制压头8相对于被测试电磁铁9运动；
步骤S504：采集被测试电磁铁9在驱动电流为0时，被测试电磁铁9的位移Sn0以及被测试电磁铁9在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0；以及采集被测试电磁铁9在不同驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的驱动力FTn；
步骤S506：对采集到的数据进行处理，以得到被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn，并对处理后的数据存储和/或反馈。
通过采集被测试电磁铁9在驱动电流为0时，被测试电磁铁9的位移Sn0以及被测试电磁铁9在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0，可以理解地，电磁铁收到电磁力、电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力等，当被测试电磁铁9在驱动电流为0时，此时由于电磁铁没有通电，所以电磁铁没有产生电磁力，所述此时采集到的驱动力FTn0即为电磁铁内部弹簧力、摩擦力、推杆重力的合力。在通过对被测试电磁铁9提供不同的驱动电流In，采集到被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的驱动力FTn，利用数据处理模块160对采集到的数据进行处理，从而得到被测试电磁铁9在驱动电流In时，被测试电磁铁9的位移Sn以及被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn，控制过程及控制逻辑简单。
进一步地，对采集到的数据进行处理的步骤具体包括：以位移Sn0为基准，利用插值法分别计算被测试电磁铁9在不同驱动电流In时，位移Sn0所对应的驱动力FTn’，将每个驱动力FTn’与驱动力FTn0相减，以得到被测试电磁铁9在位移Sn处所对应的电磁力FEn。
本发明第三方面的实施例提供了一种计算机200，如图3所示，计算机200包括存储器210、处理器220及存储在存储器210上并可在处理器220上运行的比例电磁铁力特性测试程序，处理器220执行比例电磁铁力特性测试时，实现根据上述任一项技术方案中的比例电磁铁力特性测试方法。
本发明第四方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有比例电磁铁力特性测试程序，其特征在于，该比例电磁铁力特性测试程序被处理器执行时实现根据上述任一项技术方案中的比例电磁铁力特性测试方法。
在一个实施例中：
如图6所示，本发明提供的电磁铁力特性测试装置，包括：伺服电机1、上横梁2、导向柱3、滚珠丝杠4、下横梁5、丝杆座6、力传感器7、压头8、被测试电磁铁9、固定工装10、底座11、立柱12、可调直流电源13、计算机200、位移传感器15等。
具体地，伺服电机1通过螺栓固定于上横梁2，伺服电机1与珠丝杆相连并用于带动滚珠丝杆正反转动，滚珠丝杆通过丝杆座6与下横梁5连接，滚珠丝杆转动带动下横梁5、丝杆座6、力传感器7和压头8沿导向柱3和立柱12做升降运动，被测试电磁铁9通过固定工装10与底座11稳定连接，位移传感器15安装在上横梁2与下横梁5之间，力传感器7安装在丝杠座与压头8之间。
计算机200有控制与数据采集的功能，即计算机200用于控制伺服电机1的转动，通过滚珠丝杠4、压头8、最终控制被测试电磁铁9推杆的运动，力传感器7、位移传感器15分别采集被测试电磁铁9推杆运动过程中力、位移信号发送给计算机200。
可调直流电源13与被测试电磁铁9相连并用于向被测试电磁铁9提供驱动电流，其中，该驱动电流连续可调。
本发明提供的电磁铁力特性测试装置的工作原理如下：
步骤a、在进行电磁铁力特性测试之前，将被测试电磁铁9固定在工装上，通过计算机200控制伺服电机1带动滚珠丝杠4，推动下横梁5及压头8按照预定位移接近被测试电磁铁9。当计算机200显示力传感器7所测试的信号在0N左右跳动时，通过计算机200给出停止指令，位移传感器15检测当前压头8的位置，并将当前位置作为后续测量的基准点。
步骤b、在可调直流电源13输出电流为0A时，根据被测试电磁铁9的行程D，通过计算机200设定最大位移量S(例如设定S＝1.1D～1.3D)，测试得到电磁铁运动的驱动力FTn0与位移Sn0(其中，0≤S0≤S)之间的关系，其中，电磁铁驱动力FTn0与位移Sn0分别由力传感器7、位移传感器15测试得到。
具体地，控制可调直流电源13输出电流为0A。
获取试电磁铁的行程D。
根据行程D设定压头8的最大位移量S，其中，最大位移量S＝a×D，其中，a的取值范围为1.1～1.3。
控制伺服电机1带动滚珠丝杠4，使得压头8自基准点运动至最大位移量S，期间，位移传感器15实时检测压头8的运动位置Sn0，力传感器7检测压头8的运动位置Sn0时，压头8所受到的力FTn0，从而得到一组测试数据。
可以理解地，除电磁力外，电磁铁推杆的受力一般有：弹簧力、摩擦力、重力等。由于上述步骤中，可调直流电源13输出电流为0A，也即此时电磁铁的电磁力为零，此时得到的测试数据即为不同位移Sn0所对应的弹簧力、摩擦力、重力的合力。
步骤c、根据被测试电磁铁9额定电流Inom的大小，设定可调直流电源13输出电流的步长ΔI，权衡测试效率与测试精度，一般取ΔI＝Inom×10％，按照步骤2中的最大位移量S给出控制指令。
分别测试得到驱动电流In＝n×ΔI(n＝1,2,3,…,10)时电磁铁运动驱动力FTn与位移Sn的关系。
步骤d、考虑到被测试电磁铁9的工作电流可能超过额定电流Inom，可适当增加驱动电流In的大小，但一般建议不超过1.2Inom且不能超过最大电流Imax，测试得到驱动电流In＝n×ΔI(n＝11,12)时，被测试电磁铁9运动驱动力FTn与位移Sn关系。
步骤e、对上述测试结果做数据处理，具体方法为：以驱动电流为零时的位移Sn0(0≤s0≤S)为基准，通过插值法(例如：任意阶多项式插值、分段多项式插值等方法)分别得到驱动电流In为不同值时，该位移Sn0对应的电磁铁运动驱动力FTn’，(n＝1,2,3,…,10,11,12)。
步骤f、将电磁铁运动的驱动力FTn’分别减去驱动电流为零时电磁铁驱动力FTn0，得到电磁力FEn，即得到驱动电流In时，电磁铁的电磁力FEn与位移Sn之间的关系，(n＝1,2,3,…,10,11,12)。
步骤g、根据上述关系，可在建模软件(如AMESim、Dymola、Matlab、SimulationX、MWorks等)中建立电磁铁的电磁力FEn与驱动电流In、位移Sn之间的关系，即完成对电磁铁力特性的建模。
本发明具有如下的优点：
1、电磁铁驱动电路采用可调节直流电源13为比例电磁铁加载驱动电流，操作便捷，输出电流平稳、准确；
2、通过计算机200控制伺服电机1带动丝杆、压头8为电磁铁推杆加载，推杆运动精准、平稳、可靠；
3、采用高频响、高精度传感器(力、位移)所得测试数据真实、准确、可信；
4、测试装置通用性好，对液压阀常用的比例电磁铁均适用，对特殊电磁铁通过开发固定工装10也适用。此外，对一般的电磁铁，理论上该测试装也适用；
5、测试装置在撤除可调直流电源13后，可应用于弹簧刚度测试、金属件的磨损测试，因此试验装置利用率高，测试成本低；
6、给出对测试数据的处理方法，可直观呈现比例电磁铁的力特性；
7、给出针对电磁铁力特性的建模方法，充分、高效地利用了测试数据。
一个具体实施例：
步骤1：选定某比例电磁换向阀用电磁铁直流供电、电磁铁的标称电压24V、线圈最大电流为Imax＝2.5A，阀芯行程为D＝3.5mm；通过计算机200调整压头8接近电磁铁推杆上端面位置，要求该位置力传感器7无示数，该位置即为后续测量的基准位置。
步骤2：在可调直流电源13输出电流为0A时，设定最大位移量S＝4.5mm，测试得到电磁铁运动的驱动力FTn0与位移Sn0之间的关系，如图7中曲线I＝0A所示。
步骤3：设定直流电源13输出电流的步长ΔI＝0.2A、最大位移量S＝4.5mm，分别测试得到输出电流为0.2A～2.4A共计12组电磁铁运动的驱动力FTn与位移Sn之间的关系，其中n＝1,2,3,…,10,11,12；设定直流电源13输出电流In＝2.5A，最大位移量S＝4.5mm，测试得到电磁铁运动的驱动力FT13与位移S13之间的关系。
图7分别示意出了直流电源13输出电流为1A、2.5A时电磁铁运动的驱动力与位移之间的关系。
步骤4：以可调直流电源13输出电流为零时的位移Sn0为基准，通过线性插值分别得到驱动电流In为不同值时，该位移Sn0对应的电磁铁运动驱动力FTn’，(n＝1,2,3,…,10,11,12,13)。
步骤5：将上述电磁铁运动的驱动力FTn’分别减去可调直流电源13输出电流为零时电磁铁驱动力FTn0，得到电磁力FEn，即得到驱动电流In时，电磁铁的电磁力FEn与位移Sn之间的关系，(n＝1,2,3,…,10,11,12,13)，如图8所示。
步骤6：将上述关系输出为文本文件，如图9所示，要求该文本文件可以被建模软件(以AMESim为例)读取。
步骤7：在建模软件中建立如图10所示的模型，按照要求设置各项参数，需要指出的是，对建模软件的数据插值方法，本案例设置为线性插值。
步骤8：运行仿真，得到如图11所示的结果，其中驱动电流为1.5A时电磁铁力与位移关系是建模软件线性插值得到，该数据符合预期；上述分析表明电磁铁力特性的建模效果良好。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或模块必须具有特定的方向、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。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种比例电磁铁力特性测试系统，其特征在于，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取被测试电磁铁的测试数据，所述测试数据包括所述被测试电磁铁在驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn；
计算模块，所述计算模块用于根据所述测试数据计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系；
输出模块，所述输出模块用于根据所述计算模块计算出的所述关系生成力特性图表并对所述力特性图表进行显示输出。
2.根据权利要求1所述的比例电磁铁力特性测试系统，其特征在于，
所述计算模块通过插值法计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
3.根据权利要求1或2所述的比例电磁铁力特性测试系统，其特征在于，还包括：
控制模块，所述控制模块用于控制向所述被测试电磁铁供电和用于控制压头相对于所述被测试电磁铁运动；
数据采集模块，所述数据采集模块用于采集所述被测试电磁铁在驱动电流为0时，所述被测试电磁铁的位移Sn0以及所述被测试电磁铁在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0；以及所述数据采集模块还用于采集所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在位移Sn处所对应的驱动力FTn；
数据处理模块，所述数据处理模块用于对所述数据采集模块采集到的数据进行处理，以得到所述被测试电磁铁在驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn，并对处理后的数据存储和/或将处理后的数据反馈至所述获取模块。
4.根据权利要求3所述的比例电磁铁力特性测试系统，其特征在于，
所述数据处理模块通过以位移Sn0为基准，利用插值法分别计算所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，位移Sn0所对应的驱动力FTn’，将每个驱动力FTn’与驱动力FTn0相减，以得到所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn。
5.根据权利要求3所述的比例电磁铁力特性测试系统，其特征在于，还包括：
供电模块，与所述控制模块相连，所述供电模块用于向所述被测试电磁铁提供可调直流电。
6.一种比例电磁铁力特性测试方法，其特征在于，包括：
获取被测试电磁铁测试数据，所述测试数据包括所述被测试电磁铁在驱动电流In时，被测试电磁铁的位移Sn以及被测试电磁铁在位移Sn处所对应的电磁力FEn；
根据所述测试数据计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系；
根据计算出的所述关系生成力特性图表并对所述力特性图表进行显示输出。
7.根据权利要求6所述的比例电磁铁力特性测试方法，其特征在于，所述根据所述测试数据计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系的步骤具体包括：
通过插值法计算所述被测试电磁铁的电磁力与驱动电流和位移之间的关系。
8.根据权利要求6或7所述的比例电磁铁力特性测试方法，其特征在于，在所述获取被测试电磁铁测试数据的步骤之前，还包括以下步骤；
控制向所述被测试电磁铁供电，以及控制压头相对于所述被测试电磁铁运动；
采集所述被测试电磁铁在驱动电流为0时，所述被测试电磁铁的位移Sn0以及所述被测试电磁铁在位移Sn0处所对应的驱动力FTn0；以及采集所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在位移Sn处所对应的驱动力FTn；
对采集到的数据进行处理，以得到所述被测试电磁铁在驱动电流In时，所述被测试电磁铁的位移Sn以及所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn，并对处理后的数据存储和/或反馈。
9.根据权利要求8所述的比例电磁铁力特性测试方法，其特征在于，所述对采集到的数据进行处理的步骤具体包括：
以位移Sn0为基准，利用插值法分别计算所述被测试电磁铁在不同驱动电流In时，位移Sn0所对应的驱动力FTn’，将每个驱动力FTn’与驱动力FTn0相减，以得到所述被测试电磁铁在所述位移Sn处所对应的电磁力FEn。
10.一种计算机，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的比例电磁铁力特性测试程序，所述处理器执行所述比例电磁铁力特性测试时，实现根据权利要求6至9中任一项所述的比例电磁铁力特性测试方法。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有比例电磁铁力特性测试程序，其特征在于，该比例电磁铁力特性测试程序被处理器执行时实现根据权利要求6至9中任一项所述的比例电磁铁力特性测试方法。
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