專利名稱：一種電液伺服閥測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，屬于電液伺服閥的測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電液伺服閥是結(jié)合了機械、電子和液壓技術(shù)的高精密部件，具有控制精度高、響應(yīng) 速度快、信號處理靈活、輸出功率大和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于冶金機械、航空航天、艦 船和兵器工業(yè)等主要領(lǐng)域。電液伺服閥的檢測對于保證伺服閥的性能指標(biāo)及保證電液伺服 控制系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速、穩(wěn)定的工作有重要的意義。FESTO TP511實驗臺是德國FESTO公司生產(chǎn)的液壓伺服系統(tǒng)實驗臺，其物理硬件 條件在現(xiàn)在也應(yīng)屬國際先進水平，許多國內(nèi)的教學(xué)儀器廠的部分液壓與氣動實驗臺也是模 仿FESTO的配置。但它仍舊采用傳統(tǒng)的手工測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用按鈕、信號發(fā)生器、記錄 儀、示波器等來實現(xiàn)，測試成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測試時受人為因素影響大，測試準(zhǔn)確性較差， 精度低。已經(jīng)很難適應(yīng)液壓與氣動行業(yè)對機電液一體化的系統(tǒng)設(shè)計、測試和監(jiān)控等的要求。隨著信號處理技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的測試系統(tǒng)，即CAT系 統(tǒng)。目前，計算機輔助測試技術(shù)在液壓測試系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，由于電液伺服閥是 非常復(fù)雜而又精密的伺服元件，其性能參數(shù)和指標(biāo)要求非常繁多，要求也十分嚴(yán)格，電液伺 服閥的性能測試一直受到重視。在計算機輔助測試技術(shù)的應(yīng)用研究方面，由于電液伺服閥 的種類繁多，同時傳感器、信號發(fā)生器及測量儀器儀表的選用不同，電液伺服閥性能測試系 統(tǒng)的構(gòu)成呈現(xiàn)出多樣性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是以FESTO TP511為目的提供一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，該裝 置有效地改善了測控系統(tǒng)環(huán)境，大大簡化了操作步驟，提高了測試的精度與效率。本實用新型的技術(shù)方案如下—種電液伺服閥測控系統(tǒng)，包括泵源，濾油器，電液伺服閥，比例溢流閥，液壓紅， 壓力流量位移傳感器，控制箱，計算機。壓力流量位移傳感器的信號經(jīng)過控制箱中的信號調(diào) 理電路后，由控制箱中的高速采集卡對這些信號進行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同的液壓特性回路 打開對應(yīng)的測試模塊，通過計算機輸出控制信號給伺服閥，完成傳感器信號的采集、運算、 記錄，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制對應(yīng)的曲線、計算電液伺服閥的各性能特性參數(shù)、生成實驗報 告，通過計算機實時監(jiān)測系統(tǒng)中的各傳感器狀態(tài)及油路運動過程。所述測控系統(tǒng)中，所述傳感器上裝有快速插頭，用于傳感器與系統(tǒng)連接。所述的 高速采集卡為12位USB^^數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡一方面是對數(shù)據(jù)進行采集，把模擬 信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；另一方面是USB數(shù)據(jù)采集卡與計算機的USB接口相連，實現(xiàn)即插即 用。所述的控制箱中裝有直流穩(wěn)壓電源、信號調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集卡，直流穩(wěn)壓電源提供 +12V、-12V、+24V、+5V直流電源，信號調(diào)理電路具有電流轉(zhuǎn)換、硬件濾波、信號放大跟隨、加 減運算功能。所述的計算電液伺服閥的各性能特性參數(shù)是通過最小二乘法擬合算法和牛頓迭代求解多項式算法實現(xiàn)的。本實用新型開發(fā)出的計算機輔助測控系統(tǒng)操作步驟如下首先根據(jù)性能測試原理 搭建各液壓測試回路，然后打開計算機測控軟件中的對應(yīng)測試模塊，輸入一些必要參數(shù)后， 點擊開始測試，計算機自動進行信號輸出、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理，通過點擊功能按鈕測得對 應(yīng)的數(shù)據(jù)，并繪制出對應(yīng)的特性曲線，計算出特性參數(shù)值。本實用新型測控系統(tǒng)對比原有FESTO TP511實驗臺的測控系統(tǒng)有效地改善了測控 系統(tǒng)環(huán)境，解決了傳統(tǒng)測試方法存在的問題，大大簡化了測試過程與操作步驟，顯著提高了 電液伺服閥性能測試精度與效率。

圖1為本實用新型的原理框圖。圖2為本實用新型硬件調(diào)理電路原理圖。圖3為本實用新型測控系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明。如附圖1所示，各傳感器的輸入電流信號首先經(jīng)過硬件調(diào)理電路，轉(zhuǎn)變成可輸入 采集卡的標(biāo)準(zhǔn)信號，然后通過數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)備進行A/D采樣，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，通過 USB通信線與計算機連接；實驗過程中所需的信號，均由軟件編制的信號發(fā)生，通過采集卡 D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號直接輸送給電液伺服閥，伺服閥將電信號轉(zhuǎn)換成壓力信號驅(qū)動液壓缸 動作。如附圖2所示，硬件調(diào)理電路具有電流轉(zhuǎn)換、硬件濾波、信號放大跟隨、加減運算 等作用。電流信號不能直接被計算機采集，通過硬件調(diào)理電路的高精度電阻、放大、運算電 路，轉(zhuǎn)變?yōu)?-10V的電壓信號；硬件濾波的作用是消除原始信號中所包含的噪聲信號，防 止測試時造成信號幅值衰減和相位滯后，使信號平穩(wěn)；信號放大跟隨的作用是將1-5V的 電壓信號放大2. 5倍至2. 5-12. 5V，并且防止調(diào)理電路連接到測控系統(tǒng)中時其他電路對調(diào) 理電路產(chǎn)生影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能；加減運算的作用是調(diào)理信號幅值，使 2. 5-12. 5V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?-10V的標(biāo)準(zhǔn)電壓。如附圖3所示，測控系統(tǒng)一共分為三大測試模塊電液伺服閥靜態(tài)特性模塊、PID 閉環(huán)控制模塊、電液伺服閥動態(tài)特性模塊。其中，電液伺服閥靜態(tài)特性模塊又分為壓力增 益特性、空載流量特性、壓力流量特性、內(nèi)泄漏特性；PID閉環(huán)控制模塊又分為PID位置閉 環(huán)控制與PID壓力閉環(huán)控制。根據(jù)各特性測試原理以及需要測得的參數(shù)編寫測控軟件，在 做實驗的過程中，首先連接特性測試回路，檢查回路是否連接好，然后打開控制箱電源與泵 源，之后打開對應(yīng)測控系統(tǒng)模塊，點擊測控系統(tǒng)中的按鈕完成實驗操作，實驗過程中所需的 控制信號，均由軟件編制的信號發(fā)生，測試功能由程序中的各模塊實現(xiàn)，大大降低了系統(tǒng)成 本。
權(quán)利要求1.一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，包括泵源，濾油器，電液伺服閥，比例溢流閥，液壓缸，壓 力、流量、位移傳感器，控制箱，計算機，其特征在于采用傳感器作為壓力、流量、位移檢測 元件，壓力、流量、位移信號經(jīng)過控制箱中的信號調(diào)理電路后，由控制箱中的高速采集卡對 這些信號進行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同的液壓特性回路打開對應(yīng)的測試模塊，通過計算機輸出 控制信號給伺服閥，完成傳感器信號的采集、運算、記錄，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制對應(yīng)的曲線、 計算電液伺服閥的各性能特性參數(shù)、生成實驗報告，通過計算機實時監(jiān)測系統(tǒng)中的各傳感 器狀態(tài)及油路運動過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，其特征在于在所述傳感器上裝 有快速插頭，用于傳感器與系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，其特征在于所述的高速采集卡 為12位USB^^數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡一方面是對數(shù)據(jù)進行采集，把模擬信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號；另一方面是USB數(shù)據(jù)采集卡與計算機的USB接口相連，實現(xiàn)即插即用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，其特征在于所述的控制箱中裝 有直流穩(wěn)壓電源、信號調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集卡，直流穩(wěn)壓電源提供+12V、-12V、+24V、+5V直 流電源，信號調(diào)理電路具有電流轉(zhuǎn)換、硬件濾波、信號放大跟隨、加減運算功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，其特征在于所述的計算電液伺 服閥的各性能特性參數(shù)是通過最小二乘法擬合算法和牛頓迭代求解多項式算法實現(xiàn)的。
專利摘要一種電液伺服閥測控系統(tǒng)，由硬件與軟件部分組成，硬件部分包括傳感器、采集卡、信號調(diào)理電路、計算機；軟件部分分為三大測試模塊電液伺服閥靜態(tài)特性模塊、PID閉環(huán)控制模塊、電液伺服閥動態(tài)特性模塊。首先各傳感器信號經(jīng)過硬件調(diào)理電路，采集卡A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由軟件編制的信號通過采集卡D/A轉(zhuǎn)換后作為伺服閥的控制信號，測試功能由程序中的各模塊實現(xiàn)，本實用新型有效地改善了測控系統(tǒng)的環(huán)境，降低了電液伺服閥的測試成本和人為因素的影響，大大簡化了操作步驟，提高了測試的精度與效率。
文檔編號F15B19/00GK201866014SQ20102063257
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者卞軍, 李艷杰 申請人:沈陽理工大學(xué)