JGYYB-IID電液伺服性能檢測綜合實驗臺。
JGYB-IID電液伺服性能檢測綜合實驗臺是采用“虛擬儀器”技術(shù),開發(fā)研制的最新一代液壓實驗臺。實驗臺能高效的完成電液伺服閥和電液比例閥的性能測試,可靠的完成電液伺服系統(tǒng)和電液比例系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
一、性能及特點
1、液壓泵站為外置結(jié)構(gòu),由油箱、柱塞泵、電機(jī)安全閥組、壓力表、冷卻系統(tǒng)過濾系統(tǒng)、管道、控制球閥以及蓄能器組成。
2、機(jī)架采用冷軋鋼板按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品精制加工,表面噴塑處理,液壓臺為“L”型平臺式結(jié)構(gòu),水平臺面為鋼板、漏網(wǎng)結(jié)構(gòu),立式面為顯示部分(精密壓力表,數(shù)顯二次儀表等);水平臺面上裝有伺服/比例系統(tǒng)測試裝置(用于做伺服/比例溢流閥的位置、力控制實驗),此伺服/比例系統(tǒng)測試裝置由高強(qiáng)度槽鋼精制而成,能夠防止臺面變形以及實驗時保證最佳穩(wěn)定性。
3、系統(tǒng)采用PID自動調(diào)節(jié)技術(shù),保證油源脈動小于額定壓力2.5%。回油管道大,系統(tǒng)回油壓力小于額定壓力3%。
4、電液伺服閥的頻率特性測試是以電液伺服閥為測試對象,測試閥的幅頻特性和相頻特性,繪制Bode圖 (即:對數(shù)幅頻特性和相頻特性圖)。
伺服閥的頻率測試部分,采用本公司研發(fā)的動態(tài)測試缸,作頻率分析。動態(tài)測試缸是本公司,根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)。GB/T15623.1-2003,電調(diào)制液壓控制閥—四通方向流量控制閥試驗方法》,結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)的一種專門測試伺服、比例閥頻率的一種裝置。整套系統(tǒng)包括測試缸體、低摩擦活塞、速度傳感器、位移傳感器、激勵信號發(fā)生器以及LabvIEW平臺開發(fā)的測試軟件等,以上部件全由本公司開發(fā)完成,測試方式由激勵信號發(fā)生器給被試閥發(fā)出激震信號,伺服閥閥芯顫動頻率通過液體傳給活塞,從而引起活塞顫動,并把顫動信號傳給速度傳感器.
其測試原理:本實驗采用多步法測量伺服閥的頻率特性。單一頻率正弦激勵的多步法是在測量的頻率范圍內(nèi),選擇若干個頻率測試點;在每個測試點,用一定頻率和幅值的正弦波施加于伺服閥進(jìn)行激勵,流量型的伺服閥的流量作為響應(yīng)信號被采集。響應(yīng)信號和激勵信號是同頻率的正弦信號,計算不同頻率下的兩信號的幅值比和相位差,即可獲得伺服閥的頻率特性。.
本實驗采用動態(tài)測試缸速度傳感器間接地測量伺服閥輸出的流量信息,采用以單片機(jī)為內(nèi)核的數(shù)字頻率采集卡產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦激勵信號輸入伺服閥線圈,伺服閥的閥心產(chǎn)生響應(yīng)的運動,輸出流量驅(qū)動動態(tài)測試缸也產(chǎn)生響應(yīng)的運動,連接在動態(tài)缸活塞上的速度傳感器測出信號和伺服閥輸出的流量值可等價的轉(zhuǎn)換,速度傳感器信號視為伺服閥的響應(yīng)信號。正常工作狀態(tài)下,響應(yīng)信號和激勵信號的頻率相等,但幅值和相位不相等。隨著激勵頻率的增大,響應(yīng)信號的幅值愈來愈小,相位滯后愈來愈大。
5、伺服/比例系統(tǒng)位置、力控制實驗采用缸、模塊、閥集成式結(jié)構(gòu),以槽鋼為基座,工作油缸與負(fù)載油缸或擋塊安裝其上,并可拆卸互換。實驗者可根據(jù)不同負(fù)載形式模擬實際工況進(jìn)行實驗。
(1)位置系統(tǒng)控制實驗
(2)力控制系統(tǒng)性能實驗
6、為了讓學(xué)生更熟悉、準(zhǔn)確掌握常用PID控制器類型和算法以及數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響本公司還開發(fā)了一套系統(tǒng)仿真軟件。直接可在課堂操作,無需連接實驗臺,其設(shè)計思路與說明:系統(tǒng)仿真是用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來模擬一個真實系統(tǒng)動態(tài)特性的實驗技術(shù)方法。這門技術(shù)以成功運用于控制系統(tǒng)性能分析和實踐中。
7、電器控制系統(tǒng)為獨立的柜式控制單元,分為電器控制部分和電器操作部分,電器操作面板上裝有操作按鈕、比例放大器及位二次儀表,電器柜布置安全合理,便于維修。
8、液壓元件均配有油路過渡模塊,通過金屬硬管或軟管與執(zhí)行系統(tǒng)連接,保證在額定工作壓力下不漏油。
9、系統(tǒng)冷卻,采用專業(yè)的水冷方式,使系統(tǒng)測試溫度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi),有效排除油溫過高影響實驗精度的問題。
10、電源模塊帶三相漏電保護(hù)、輸出電壓380V/220V,對地漏電電流超過30mA即切斷電源;電氣控制采用直流24V電源,并帶有過壓保護(hù),防止誤操作損壞設(shè)備。
11、實驗用液壓元件采用德國力士樂系列產(chǎn)品,具有高可靠性,嚴(yán)格按學(xué)校要求配置元器件。
12、實驗臺配置了完備的各類型傳感器,包括壓力傳感器、光柵位移傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、測速傳感器,以滿足各項實驗參數(shù)測試的需要。其它元件均采用國內(nèi)知名廠家的產(chǎn)品。
13、實驗臺設(shè)計合理,測試精度高,閉環(huán)位置控制精度可以達(dá)到0.1mm。
14、實踐性強(qiáng),學(xué)生可自己設(shè)計實驗,學(xué)習(xí)掌握液壓系統(tǒng)原理與功能;分析診斷原理性故障。
三、控制測試系統(tǒng)
1、實驗臺的計算機(jī)控制測試系統(tǒng)由計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、接口板、傳感器和電磁閥等組成。采用計算機(jī)加采集卡及相應(yīng)傳感器、變換電路組成信號發(fā)生和采集的硬件系統(tǒng),結(jié)合編制的專用軟件組成基于虛擬儀器的伺服/比例閥測試CAT系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)軟件的界面是用美國NI公司的LabVIEW開發(fā)的,軟件界面直觀性強(qiáng),操作方便,功能齊全,交互性好,除具有實測功能以外,還具有虛擬教學(xué)的功能,教師可以利用界面提供的數(shù)據(jù)窗口輸入不同的數(shù)據(jù),得出不同的分析曲線,從而做到多種配置的理論分析。
3、伺服閥的頻率響應(yīng)采用硬件形式的激勵信號發(fā)生器加上專用的頻響動態(tài)缸測試,測試結(jié)果真實準(zhǔn)確,根據(jù)閥的性能不同,頻率響應(yīng)最低可以做到50HZ以上。測試曲線(波德圖)實時顯示。
4、控制測試系統(tǒng)實現(xiàn)實驗室參數(shù)(壓力、流量、轉(zhuǎn)速、位移等)的自動數(shù)據(jù)檢測,自動處理、存儲、自動生成實驗報告和打印輸出等功能。
5、系統(tǒng)能實現(xiàn)回路電磁閥的自動控制,提高了實驗臺操作的自動化和智能化水平。
6、系統(tǒng)可同時進(jìn)行6個二位電磁閥的控制。
四、技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)最高工作壓力:25 Mpa
電動機(jī):M15P4H523 額定功率:11KW 額定轉(zhuǎn)速:1440r/min(1臺)
變量柱塞泵:25YCY14-1B 額定壓力:25Mpa 額定排量:17.8ml/rev
軸向柱塞液壓馬達(dá):10MCM14-1B 額定壓力:31.5Mpa 額定排量: 10ml/rev
外形尺寸:實驗平臺:1300×830×950mm 控制柜:500×420×900mm
四、實驗內(nèi)容
1、計算機(jī)控制電液比例位置系統(tǒng)的設(shè)計性實驗
1.1比例閥的性能測試
1.1.1比例溢流閥的壓力特性
a.比例溢流閥壓力特性測試裝置
b.比例溢流閥的輸入輸出特性的物理意義和測試方法
c.比例溢流閥調(diào)壓特性及測試方法
1.1.2比例溢流閥的動態(tài)特性實驗
a.比例溢流閥的動態(tài)特性測試裝置
b.比例溢流閥壓力階躍響應(yīng)特性曲線的測試方法
c.比例溢流閥動態(tài)特性各參數(shù)物理意義和計算方法
1.2電液伺服比例系統(tǒng)的設(shè)計性測試實驗
1.2.1電液比例力控制系統(tǒng)性能實驗(閥控缸)
a.電液比例力控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計算機(jī)在電液比例力控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動態(tài)分析原理和時域參數(shù)的測試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
1.2.2電液比例位置控制系統(tǒng)的性能實驗(閥控缸)
a.電液比例位置控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計算機(jī)在電液比例位置控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動態(tài)分析原理和時域參數(shù)的測試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
3、伺服閥的性能測試(閥控缸)
3.1電液伺服閥的靜態(tài)特性實驗
a.電液伺服閥流量特性測試裝置
b. 電液伺服閥控制器的輸入輸出特性的物理意義和測試方法
c. 電液伺服閥的流量特性及測試方法
e. 電液伺服閥的壓力增益特性的測試方法
f. 電液伺服閥的頻率特性的測試方法
3.2電液伺服閥的動態(tài)性能實驗
a. 電液伺服閥的動態(tài)特性裝置
b. 電液伺服閥的流量階躍響應(yīng)特性曲線的測試方法
c. 電液伺服閥的頻率響應(yīng)特性曲線(Bode圖)的測試方法
d. 電液伺服閥的動態(tài)特性和參數(shù)物理意義和測試方法
3.3電液伺服閥的力控制系統(tǒng)性能實驗(閉環(huán)控制)
a. 電液伺服閥的力控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計算機(jī)在電液伺服閥的力控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動態(tài)分析原理和時域參數(shù)的測試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
e.閉環(huán)力控制系統(tǒng)
3.4電液伺服閥的位置控制系統(tǒng)的性能實驗(閉環(huán)控制)
a. 電液伺服閥的位置控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計算機(jī)在電液伺服閥的位置控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動態(tài)分析原理和時域參數(shù)的測試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
e.系統(tǒng)頻率特性分析
3.5、電液伺服閥的頻率特性測試