CN203297176U - 基于液压试验台的压力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于液压试验台的压力控制装置。它包括比例伺服阀、A口压力传感器、B口压力传感器和控制器，被试阀的P口与油源连接，被试阀的T口与回油箱连接，被试阀的A口与比例伺服阀的P口连接，被试阀的B口与比例伺服阀的B口连接，比例伺服阀的A、T口分别与密闭容腔连通，A口压力传感器与被试阀的A口连接，B口压力传感器与被试阀的B口连接，A口压力传感器的电信号输出端、B口压力传感器的电信号输出端和被试阀的指令信号输出端分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端与比例伺服阀的指令输入端连接。本实用新型可解决通过被试阀的流量变化率大小变化以及方向变化时工作油口的压力精确控制问题。

Description

基于液压试验台的压力控制装置

技术领域

本实用新型属于流体传动与控制领域，涉及一种液压试验台上压力控制装置，适用于液压试验台上变流量情况下的压力精确控制场合。

背景技术

随着科技的发展，液压传动技术在越来越多的领域得到了广泛的应用，针对液压系统和液压元件的性能测试工作也越来越频繁。液压元件的性能测试需要高性能的液压试验台，但是随着液压传动技术向着高压、大流量、高精度方向发展，对液压试验台的可测可控的各项指标提出了越来越高的要求。特别是液压试验台上的压力精确控制，比如在比例阀或者伺服阀的流量-信号性能测试中保持工作油口的负载压力恒定。为了满足这种需求，传统的液压试验台调压装置与控制方法有以下几种形式：

一是在被试元件工作油口中间加手动节流阀或者溢流阀作为加载压力使用，该种方法简单、成本低，但是只能在试验开始前把节流阀或者溢流阀调节到需要的压力上，试验开始后由于通过被试阀的流量是连续变化的导致开始调定的压力出现波动甚至严重偏离预设值。

二是在被试元件工作油口中间加比例溢流阀作为加载压力使用，采用传统PID控制算法。该种方法能保证流量变化时的压力恒定控制。缺点在于，一是试验台需求的流量都比较大，一般都使用比例先导溢流阀，这样造成当被试阀开口很小通过的流量很小，溢流阀很难控制压力；二是采用传统PID控制算法虽能保证流量变化时的压力恒定，但是精度会随着流量变化率大小而变化，当被试阀通过的流量变化率很大时，控制的压力与目标值偏差越大，并且在流量变化率反向过程中会出现压力突变。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有液压试验台中对压力控制所存在的不足，提供一种基于液压试验台的压力控制装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术手段是：基于液压试验台的压力控制装置包括加载用比例伺服阀、控制器、压力传感器。油源与被试比例阀或者伺服阀的P口连接，回油箱与被试比例阀或者伺服阀的T口连接，加载用比例伺服阀的P口与被试比例阀或者伺服阀的A口连接，加载用比例伺服阀的B口与被试比例阀或者伺服阀的B口连接，加载用比例伺服阀的A口和T口堵住，压力传感器分别与被试比例阀或者伺服阀的A、B油口连接。所述压力传感器、加载用比例伺服阀和被试比例阀或者伺服阀均与所述控制器电连接。

进一步地，本实用新型所述加载用比例伺服阀为两位四通比例伺服阀。

进一步地，本实用新型所述加载用比例伺服阀P、B油口与被试比例阀或者伺服阀A、B油口尽可能的接近。

进一步地，本实用新型所述的被试比例阀或者伺服阀的给定指令信号需要接入到所述控制器中。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

（1）本实用新型能够使液压试验台在测试过程中保证被试阀的工作油口压力恒定。

    （2） 采用比例伺服阀作为加载压力使用，在闭环控制下可以对小流量进行精确压力控制，而且结构简单，压力传感器既能采集数据又能作为反馈信号，无需额外增加成本。

   （3）本实用新型能有效保证通过被试阀的流量变化率大小不确定时的压力控制精度。

   （4）本实用新型能有效消除被试阀的控制压力的突变现象。

附图说明

图1是本实用新型压力控制装置的结构示意图。

图2是被试比例阀或者伺服阀的给定指令信号。

图3是在油源压力为70bar、指令信号周期为200s、被试阀的A口的压力目标值为64bar情况下，使用本实用新型的控制效果示意图。

图4是在油源压力为70bar、指令信号周期为200s、被试阀的A口的压力目标值为64bar情况下，被试阀的A口的实际压力的示意图。

图中：1、油源，2、回油箱，3、被试比例阀或者伺服阀，4、比例伺服阀，5、A口压力传感器，6、B口压力传感器，7、控制器。

具体实施方式

图1示出了本实用新型压力控制装置的结构及其与被试阀3的连接关系。如图1所示，本实用新型压力控制装置主要包括比例伺服阀4、A口压力传感器5、B口压力传感器6和控制器7。被试阀3为比例阀或者伺服阀。被试阀3的P口与油源1连接，被试阀3的T口与回油箱2连接，被试阀3的A口与比例伺服阀4的P口连接，被试阀3的B口与比例伺服阀4的B口连接，而且比例伺服阀4的P口、B口与被试阀3的A口、B口尽可能地接近。比例伺服阀4的A、T口接密闭容腔。A口压力传感器5与被试阀3的A口连接，B口压力传感器6与被试阀3的B口连接。A口压力传感器5的电信号输出端、B口压力传感器6的电信号输出端和被试阀3的指令信号输出端与控制器7的输入端连接，控制器7的输出端与比例伺服阀4的指令输入端连接，从而使A口压力传感器5的电信号、B口压力传感器6的电信号和被试比例阀或者伺服阀3的指令信号接到控制器7的输入端，控制器7的输出端接到比例伺服阀4的指令输入端上。

控制器7可以采用PLC也可以采用DSP作为运算控制器。控制器7采集A口压力传感器5的电信号和B口压力传感器6的电信号，并将其中的压力值较大者作为反馈压力；此外，控制器7还采集被试阀3的指令信号来捕捉流量变化率反向的时刻。得到上述三种电信号后，控制器7经过计算得到控制指令，并将控制指令输出到比例伺服阀4上，让比例伺服阀4动作，从而保持被试阀的工作油口压力恒定。

以下详细介绍本实用新型压力控制装置的工作过程：

步骤一：控制器7采集第一压力传感器5所获得的被试阀3的A口压力以及第二压力传感器6所获得的被试阀3的B口压力；然后比较A口压力和B口压力的大小，并将其中的压力值较大的作为反馈压力；控制器7采集由液压试验台发送给被试阀3的指令信号，并计算所述指令信号的当次斜率，并使用不同的斜率符号分别代表当次斜率的正、负。例如，可以使用“TURE”表示当次斜率为正，使用“FALSE”表示当次斜率为负。

 步骤二：根据液压试验台被试阀的测试需要设置控制压力目标值，控制器7计算反馈压力与控制压力目标值的偏差，然后对该偏差进行比例运算，即将该偏差值乘以比例系数而得到比例项。比例系数的选择以使控制迅速、不超调和不振荡为原则。

并且，对反馈压力与控制压力目标值之间的偏差进行积分运算，即将该偏差乘以积分系数，然后将该积分运算的结果与上次积分项相加得到当次积分项。积分系数的选择以使控制迅速、不超调和不振荡为原则。

此外，对反馈压力与控制压力目标值之间的偏差进行积分运算，即将该偏差乘以积分系数，并将该积分运算结果与上次积积分的第一个积分项相加得到当次积积分的第一个积分项。接着对该当次积积分的第一个积分项进行积分运算，即将该当次积积分的第一个积分项乘以积积分系数，并将该积分运算的结果与上次积积分项相加得到当次积积分项。积分系数和积积分系数的选择以使控制迅速、不超调和不振荡为原则。

需要说明的是，上次积分项、上次积积分的第一个积分项和上次积积分项的初始值均设为0。

（3）控制器7对当次斜率符号和上次斜率符号进行比较，当两者不同时（即被试阀3的流量变化率为反向时刻时），对步骤二中的当次积积分的第一个积分项取反，以消除流量变化率反向造成的被试阀3的控制压力突变。

（4）控制器7将步骤二得到的比例项、当次积分项、当次积积分项进行相加得到控制指令，控制器7将该控制指令输出到比例伺服阀4，比例伺服阀4根据接收到的控制指令调节所述的反馈压力使其接近控制压力目标值，然后返回执行步骤一，由此循环使得反馈压力与控制压力目标值的偏差越来越小，从而完成被试阀3的负载压力的精确控制。

以下以具体实施例来进一步说明本实用新型的技术效果。当被试阀3的给定指令信号如图2所示：时间为200s、前100s处于被试阀P-A-B-T位置、油源1的压力设置为70bar、控制压力设定值为64bar时，经过本实用新型进行压力控制后，可将被试阀3的A口压力控制在64bar，误差为±0.5bar，同时在被试阀3的流量变化率反向时没有压力突变（如图3所示）。被试阀3的A口控制压力的局部放大图如图4所示。在其他的控制压力设定值和不同的被试阀指令信号周期的输入下，本实用新型均表现出良好的压力控制效果，可见本实用新型能有效解决通过被试阀的流量变化率大小变化以及方向变化时工作油口的压力精确控制问题。

Claims (3)

1.一种基于液压试验台的压力控制装置，其特征在于：包括比例伺服阀(4)、A口压力传感器（5）、B口压力传感器（6）和控制器（7），被试阀（3）的P口与油源（1）连接，被试阀（3）的T口与回油箱（2）连接，被试阀（3）的A口与比例伺服阀（4）的P口连接，被试阀（3）的B口与比例伺服阀（4）的B口连接，比例伺服阀（4）的A、T口分别与密闭容腔连通，A口压力传感器（5）与被试阀（3）的A口连接，B口压力传感器（6）与被试阀（3）的B口连接，A口压力传感器（5）的电信号输出端、B口压力传感器（6）的电信号输出端、被试阀（3）的指令信号输出端分别与控制器（7）的输入端连接，控制器（7）的输出端与比例伺服阀（4）的指令输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于液压试验台的压力控制装置，其特征在于：所述被试阀为比例阀或者伺服阀。

3.根据权利要求1或2所述的基于液压试验台的压力控制装置，其特征在于：所述比例伺服阀（4）为两位四通比例伺服阀。

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