應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法，所述系統(tǒng)包括高頻伺服油缸、伺服閥、伺服閥放大器、PLC控制器以及位移傳感器，PLC控制器包括CPU、帶超采樣的第一AI模塊和AO模塊，第一AI模塊和AO模塊分別與CPU相連，位移傳感器分別與第一AI模塊和高頻伺服油缸相連，伺服閥放大器分別與AO模塊和伺服閥相連，所述伺服閥與高頻伺服油缸相連；所述方法通過(guò)CPU使設(shè)定輸入正弦信號(hào)與實(shí)際輸出位移信號(hào)進(jìn)行PID和線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號(hào)的振幅、相角和偏差，控制伺服閥的閥芯動(dòng)作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸的實(shí)際輸出位移信號(hào)與所設(shè)定輸入正弦信號(hào)保持同步。本發(fā)明的伺服激振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)成本低，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電液伺服激振系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)及控制方法，屬于汽車檢測(cè)和高頻電液伺服控制領(lǐng)域【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電液激振系統(tǒng)是考察汽車零部件可靠性和耐久性的重要設(shè)備，在汽車檢測(cè)行業(yè)應(yīng)用廣泛。隨著人們對(duì)汽車零部件動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的日益重視，低頻率的電液激振系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，需要高頻率的液壓振動(dòng)臺(tái)來(lái)完成振動(dòng)試驗(yàn)，同時(shí),高頻響電液激振系統(tǒng)還能拓展待檢產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品特性范圍。然而，國(guó)內(nèi)IOOHz以上的高頻電液伺服激振系統(tǒng)基本從國(guó)外購(gòu)買，引進(jìn)國(guó)外高頻試驗(yàn)臺(tái)價(jià)格昂貴，一般企業(yè)無(wú)力承擔(dān)，本專利所涉及的控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，技術(shù)含量高、價(jià)格合理且滿足企業(yè)生產(chǎn)要求的高頻電液伺服激振試驗(yàn)臺(tái)。
[0003]高頻電液伺服激振系統(tǒng)，是一種應(yīng)用領(lǐng)域很廣的產(chǎn)品，能夠生產(chǎn)這種產(chǎn)品，將使我們?cè)诟叨耸袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力大為提高，高頻電液伺服激振系統(tǒng)的加工費(fèi)用和材料費(fèi)用與普通電液伺服系統(tǒng)相比相差不大，但售價(jià)可以是普通系統(tǒng)的幾倍甚至幾十倍，利潤(rùn)空間大，經(jīng)濟(jì)效益大。
[0004]2011年，我國(guó)汽車生產(chǎn)量達(dá)到1800萬(wàn)輛，與此同時(shí)，汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)高頻響激振系統(tǒng)的需求正呈逐年上升趨勢(shì)，因此，具有高頻特性、高精度性和高控制性能的伺服液壓系統(tǒng)市場(chǎng)前景廣闊。從橫行發(fā)展的角度上，高頻激振系統(tǒng)可向高頻大噸位發(fā)展；縱向發(fā)展的角度上，高頻激振系統(tǒng)可應(yīng)用于其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)，因此，充分發(fā)揮好高頻電液伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中電液伺服激振系統(tǒng)高頻時(shí)信號(hào)發(fā)生波形差和信號(hào)跟蹤精度不高的`問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)成本低的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0008]應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括高頻伺服油缸、伺服閥、伺服閥放大器、PLC控制器以及用于檢測(cè)高頻伺服油缸位移的位移傳感器，所述PLC控制器包括CPU、帶超采樣的第一 Al模塊和帶超采樣的AO模塊，所述第一 Al模塊和AO模塊分別與CPU相連，所述位移傳感器分別與第一 Al模塊和高頻伺服油缸相連，所述伺服閥放大器分別與AO模塊和伺服閥相連，所述伺服閥與高頻伺服油缸相連。
[0009]作為一種實(shí)施方案，所述PLC控制器還包括第二 Al模塊，所述第二 AJ模塊與CPU相連。
[0010]作為一種實(shí)施方案，所述系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)工件所受拉壓力的力傳感器，所述力傳感器與第二 Al模塊相連。
[0011]作為一種實(shí)施方案，所述系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)進(jìn)出口油路壓力的壓力傳感器，所述壓力傳感器與第二 AJ模塊相連。
[0012]作為一種實(shí)施方案，步驟2)所述通過(guò)第一 Al模塊進(jìn)行處理是通過(guò)第一 Al模塊把每個(gè)掃描周期輸入信號(hào)分成100份進(jìn)行處理。
[0013]作為一種實(shí)施方案，步驟4)所述通過(guò)AO模塊進(jìn)行處理是通過(guò)AO模塊把每個(gè)掃描周期輸出信號(hào)分成100份進(jìn)行處理。
[0014]本發(fā)明的另一個(gè)目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0015]應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括以下步驟:
[0016]I)根據(jù)高頻伺服油缸的位移需求，對(duì)輸入正弦信號(hào)進(jìn)行設(shè)定；
[0017]2)在高頻伺服油缸啟動(dòng)后，系統(tǒng)通過(guò)位移傳感器檢測(cè)到高頻伺服油缸的實(shí)際輸出位移信號(hào)，將實(shí)際輸出位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)后傳送給第一 Al模塊，通過(guò)第一 Al模塊進(jìn)行處理；
[0018]3)通過(guò)CPU使設(shè)定輸入正弦信號(hào)的振幅和偏差分別與實(shí)際輸出位移信號(hào)的振幅和偏差進(jìn)行PID控制，同時(shí)使設(shè)定輸入正弦信號(hào)的相角與實(shí)際輸出位移信號(hào)的相角進(jìn)行線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號(hào)的振幅、相角和偏差；
[0019]4)將經(jīng)過(guò)校正后的設(shè)定輸入正弦信號(hào)傳送給AO模塊轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，通過(guò)AO模塊處理，再傳送給伺服閥放大器，伺服閥放大器將接收到的信號(hào)放大后傳送給伺服閥，控制伺服閥的閥芯動(dòng)作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸的實(shí)際輸出位移信號(hào)與所設(shè)定輸入正弦信號(hào)保持同步。
[0020]作為一種實(shí)施方案，所述通過(guò)第一 Al模塊進(jìn)行處理是通過(guò)第一 Al模塊把每個(gè)掃描周期輸入信號(hào)分成100份進(jìn)行處理。
[0021]作為一種實(shí)施方案，所述通過(guò)AO模塊進(jìn)行處理是通過(guò)AO模塊把每個(gè)掃描周期輸出信號(hào)分成100份進(jìn)行處理。
[0022]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0023]1、本發(fā)明的高頻電液伺服激振系統(tǒng)采用PLC控制器，它是專為工業(yè)環(huán)境下設(shè)計(jì)的控制器，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程容易和調(diào)試維護(hù)方便等特點(diǎn)，從而使系統(tǒng)更可靠、安全和實(shí)用，實(shí)現(xiàn)更為方便。
[0024]2、本發(fā)明的高頻電液伺服激振系統(tǒng)通過(guò)帶超采樣功能的Al模塊和AO模塊對(duì)信號(hào)處理后，可以控制高頻伺服油缸的動(dòng)作，滿足高頻時(shí)系統(tǒng)對(duì)高響應(yīng)性的要求，同時(shí)，伺服閥放大器可以對(duì)AO模塊的功率進(jìn)行放大，滿足伺服閥較大功率的要求和控制的精確性。
[0025]3、本發(fā)明的高頻電液伺服激振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)成本低，具有良好的應(yīng)用前景，PLC控制器的CPU通過(guò)以太網(wǎng)接口還可與PC工控機(jī)之間進(jìn)行通訊，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊與共享，在PC工控機(jī)上可以通過(guò)界面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，便于用戶進(jìn)行操作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制原理示意圖。[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0029]其中，1-高頻伺服油缸，2-伺服閥，3-伺服閥放大器，4-PLC控制器，4-1-CPU,4-2-第一 Al模塊，4-3-A0模塊，4-4-DI模塊，4-5-D0模塊，4-6-以太網(wǎng)接口，4-7-第二 AJ模塊，5-位移傳感器，6-PC工控機(jī)，7-力傳感器，8-壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1:
[0031]如圖1所示，本實(shí)施例的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，包括高頻伺服油缸1、伺服閥2、伺服閥放大器3、PLC控制器(可編程邏輯控制器)4、位移傳感器5和PC工控機(jī)6，所述PLC控制器4包括CPU4-1、第一 AJ模塊(模擬量輸入模塊)4_2、AO模塊(模擬量輸出模塊)4-3、DI模塊(數(shù)字量輸入模塊)4-4和DO (數(shù)字量輸出模塊)模塊4_5 ;所述伺服閥2的型號(hào)為M00G761，所述位移傳感器5采用MTS RHM系列的位移傳感器，所述CPU4-1采用cx系列CPU (本實(shí)施例采用CX1020)，所述第一 Al模塊的型號(hào)為EL3742，所述AO模塊的型號(hào)為EL4712，所述DI模塊4_4的型號(hào)為EL1008，所述DO模塊4_5的型號(hào)為EL2008，所述位移傳感器5分別與高頻伺服油缸I和第一 Al模塊4-2相連，所述伺服閥放大器3分別與AO模塊4-3和伺服閥2相連，所述伺服閥2與高頻伺服油缸I相連；其中:
[0032]所述位移傳感器5，用于檢測(cè)高頻伺服油缸I的位移，并將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳送給第一 AJ模塊；
[0033]所述第一 AJ模塊4-2和AO模塊4_3均是帶超采樣功能的模塊，通過(guò)第一 Al模塊4-2和AO模塊4-3對(duì)信號(hào)處理后，控制高頻伺服油缸I的動(dòng)作，滿足高頻時(shí)系統(tǒng)對(duì)高響應(yīng)性的要求；
[0034]所述伺服閥放大器3可以對(duì)AO模塊4-3的功率進(jìn)行放大，滿足伺服閥較大功率的要求和控制的精確性；
[0035]所述CPU4-1通過(guò)以太網(wǎng)接口 4-6與PC工控機(jī)6相連，并采用TCP/IP協(xié)議與PC工控機(jī)之間進(jìn)行通訊，所述PC工控機(jī)6利用VB語(yǔ)言對(duì)操作界面進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)CPU與操作界面之間的數(shù)據(jù)通訊與共享，如位移傳感器5檢測(cè)到的位移信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳送給第一 Al模塊4-2進(jìn)行處理，再由CPU4-1傳輸給PC工控機(jī)6，在PC工控機(jī)6上對(duì)高頻伺服油缸的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0036]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0037]1)根據(jù)高頻伺服油缸I的位移需求，對(duì)輸入正弦信號(hào)進(jìn)行設(shè)定，記為Y1 ;
[0038]2)在高頻伺服油缸I啟動(dòng)后，系統(tǒng)通過(guò)位移傳感器5檢測(cè)到高頻伺服油缸I的實(shí)際輸出位移信號(hào)，記為Y2，將實(shí)際輸出位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)后傳送給第一 Al模塊4-2，通過(guò)第一 Al模塊4-2進(jìn)行處理；
[0039]3)通過(guò)CPU4-1使設(shè)定輸入正弦信號(hào)Y1的振幅A1和偏差K1分別與實(shí)際輸出位移信號(hào)Y2的振幅A2和偏差K2進(jìn)行PID控制，同時(shí)使設(shè)定輸入正弦信號(hào)Y1的相角θ1與實(shí)際輸出位移信號(hào)Y2的相角θ 2進(jìn)行線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號(hào)Y1的振幅A0、相角θ0和偏差Ktl，將校正后的設(shè)定輸入正弦信號(hào)記為Y0 ；
[0040]4)將經(jīng)過(guò)校正后的設(shè)定輸入正弦信號(hào)Y0傳送給AO模塊4-3轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，通過(guò)AO模塊4-3處理，再傳送給伺服閥放大器3，伺服閥放大器3將接收到的信號(hào)放大后傳送給伺服閥2，控制伺服閥2的閥芯動(dòng)作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸I的實(shí)際輸出位移信號(hào)與所設(shè)定輸入正弦信號(hào)保持同步。
[0041 ] 由于第一 Al模塊4-2和AO模塊4_3均帶有超采樣功能，相比普通的Al模塊和AO模塊，上述步驟2)所述通過(guò)第一 Al模塊4-2進(jìn)行處理可以是通過(guò)第一 Al模塊4-2把每個(gè)掃描周期輸入信號(hào)分成100份進(jìn)行處理；步驟4)所述通過(guò)AO模塊4-3進(jìn)行處理可以是通過(guò)AO模塊4-3把每個(gè)掃描周期輸出信號(hào)分成100份進(jìn)行處理。
[0042]實(shí)施例2:
[0043]如圖3所示，本實(shí)施例的主要特點(diǎn)是:相比實(shí)施例1，所述系統(tǒng)還包括力傳感器7和壓力傳感器8，所述PLC控制器4還包括與CPU4-1相連的第二 Al模塊4_7，所述第二 AJ模塊4-6的型號(hào)為EL3024，所述力傳感器7和壓力傳感器8分別與第二 Al模塊4_7相連，其中:
[0044]所述力傳感器7用于檢測(cè)工件所受拉壓力，所述壓力傳感器8用于檢測(cè)進(jìn)出口油路壓力，所述力傳感器7檢測(cè)到的拉壓力信號(hào)和壓力傳感器8檢測(cè)到的壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后傳送給第二 AJ模塊4-7進(jìn)行處理，再由CPU4-1傳輸給PC工控機(jī)6，在PC工控機(jī)6上對(duì)工件所受拉壓力拉壓力和進(jìn)出口油路壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0045]本實(shí)施例的控制方法同實(shí)施例1。
[0046]上述實(shí)施例1和實(shí)施例2中，所述DI模塊4-4用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字量輸入控制，所述DO模塊4-5用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字量輸出控制。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開(kāi)的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括高頻伺服油缸、伺服閥、伺服閥放大器、PLC控制器以及用于檢測(cè)高頻伺服油缸位移的位移傳感器，所述PLC控制器包括CPU、帶超采樣的第一 Al模塊和帶超采樣的AO模塊，所述第一 Al模塊和AO模塊分別與CPU相連，所述位移傳感器分別與第一 AJ模塊和高頻伺服油缸相連，所述伺服閥放大器分別與AO模塊和伺服閥相連，所述伺服閥與高頻伺服油缸相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC控制器還包括第二 Al模塊，所述第二 Al模塊與CPU相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)工件所受拉壓力的力傳感器，所述力傳感器與第二 AJ模塊相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)進(jìn)出口油路壓力的壓力傳感器，所述壓力傳感器與第二 AJ模塊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC控制器還包括用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字量輸入控制的DI模塊和用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字量輸出控制的DO模塊，所述DI模塊和DO模塊分別與CPU相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括PC工控機(jī)，所述CPU通過(guò)以太網(wǎng)接口與PC工控機(jī)相連，并采用TCP/IP協(xié)議與PC工控機(jī)之間進(jìn)行通訊。
7.應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 1)根據(jù)高頻伺服油缸的位移需求，對(duì)輸入正弦信號(hào)進(jìn)行設(shè)定； 2)在高頻伺服油缸啟動(dòng)后，系統(tǒng)通過(guò)位移傳感器檢測(cè)到高頻伺服油缸的實(shí)際輸出位移信號(hào)，將實(shí)際輸出位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)后傳送給第一Al模塊，通過(guò)第一Al模塊進(jìn)行處理； 3)通過(guò)CPU使設(shè)定輸入正弦信號(hào)的振幅和偏差分別與實(shí)際輸出位移信號(hào)的振幅和偏差進(jìn)行PID控制，同時(shí)使設(shè)定輸入正弦信號(hào)的相角與實(shí)際輸出位移信號(hào)的相角進(jìn)行線性擬合，輸出用于校正設(shè)定輸入正弦信號(hào)的振幅、相角和偏差； 4)將經(jīng)過(guò)校正后的設(shè)定輸入正弦信號(hào)傳送給AO模塊轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，通過(guò)AO模塊處理，再傳送給伺服閥放大器，伺服閥放大器將接收到的信號(hào)放大后傳送給伺服閥，控制伺服閥的閥芯動(dòng)作，進(jìn)而控制高頻伺服油缸的實(shí)際輸出位移信號(hào)與所設(shè)定輸入正弦信號(hào)保持同步。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:步驟2)所述通過(guò)第一 Al模塊進(jìn)行處理是通過(guò)第一 Al模塊把每個(gè)掃描周期輸入信號(hào)分成100份進(jìn)行處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于汽車檢測(cè)行業(yè)的高頻電液伺服激振系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:步驟4)所述通過(guò)AO模塊進(jìn)行處理是通過(guò)AO模塊把每個(gè)掃描周期輸出信號(hào)分成100份進(jìn)行處理。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK103760806SQ201310753322
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】辛楊桂, 竇寶明, 劉春虎, 劉玉絨, 裴旸 申請(qǐng)人:廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司