比例換向閥組實時仿真測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種比例換向閥組實時仿真測試裝置，包括仿真測試管理平臺、實時仿真測試平臺和閥組試驗平臺；本裝置應用AMESim軟件的實時仿真功能，并結(jié)合PXI實時仿真系統(tǒng)，可實現(xiàn)比例換向閥組的仿真測試在線對比功能，大大提高了其性能評估的精確度。本裝置集比例換向閥組的試驗、測試、仿真測試對比及故障判斷功能為一體，各功能模塊既可獨立實施，又能整體運行，功能性較強，尤其是通過系統(tǒng)管理模塊實現(xiàn)的仿真測試對比功能，能對閥組的性能進行精確評估，并結(jié)合閥故障判斷功能模塊，可對閥組的故障進行準確定位，有效地提高了液壓系統(tǒng)的可靠性。因此，本發(fā)明在需要對比例換向閥組性能進行精確評估與驗證的場合具有廣泛的應用前景。
【專利說明】比例換向閥組實時仿真測試裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測試裝置，尤其涉及一種比例換向閥組實時仿真測試裝置，屬于液壓元件及系統(tǒng)領域。

【背景技術】
[0002]比例換向閥組實時仿真測試裝置是一種液壓閥類元件性能評估與驗證的專用設備。
[0003]國內(nèi)外有多種類型的液壓閥類元件仿真測試裝置，如試驗臺、測試臺、仿真平臺等。試驗臺只能對閥類元件進行功能性試驗，但相關的技術參數(shù)無法得到。測試臺能在實驗條件下獲得閥類元件的性能曲線，但測試的準確性沒有保證。仿真平臺只能在離線情況下通過仿真模型獲得元件的相關技術數(shù)據(jù)，但建模的正確性無法比對。
[0004]目前已有的閥類元件仿真測試裝置都只是單一的仿真或測試設備，沒有將仿真和測試兩者結(jié)合起來進行實時比對，導致元件的性能評估與驗證不夠精確，無法滿足產(chǎn)品對液壓元件性能的高可靠性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題本發(fā)明提供了一種采用試驗、測試及實時仿真技術實現(xiàn)閥組性能的精確評估與驗證功能，滿足產(chǎn)品液壓系統(tǒng)的高可靠性要求，進而提升產(chǎn)品質(zhì)量的比例換向閥組實時仿真測試裝置。從工程實用性角度出發(fā)，該裝置集成度高，操作簡單，將對產(chǎn)品中類似閥組性能的精確評估與驗證具有普遍適用性。
[0006]為了解決以上問題本發(fā)明提供了一種比例換向閥組實時仿真測試裝置，其特征在于:包括仿真測試管理平臺、實時仿真測試平臺和閥組試驗平臺；
[0007]仿真測試管理平臺負責提供人機交互界面、系統(tǒng)管理、仿真過程監(jiān)控，通過顯示設備實時監(jiān)測泵站運行狀態(tài)，并通過泵站管理軟件LABVIEW進行控制；
[0008]仿真測試管理平臺包括主控界面單元、泵站監(jiān)控單元、系統(tǒng)管理單元、仿真控制單元、故障判斷單元；
[0009]所述的主控界面單元即為人機交互界面，用于實時監(jiān)測泵站運行狀態(tài)和對仿真、測試相關的模型、文件和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理；
[0010]所述的泵站監(jiān)控單元用于完成對系統(tǒng)油泵的啟停、復位、卸荷、報警；系統(tǒng)壓力、流量的調(diào)節(jié)“變頻器”及壓力、流量油溫的實時監(jiān)測；
[0011]所述的系統(tǒng)管理單元用于對閥組試驗過程管理、仿真過程控制以及測試序列部署；
[0012]所述的仿真控制單元用于對整個仿真過程進行控制、配置和部署；
[0013]所述的故障判斷單元用于根據(jù)仿真、測試結(jié)果，并結(jié)合故障專家?guī)鞂υ囼為y組進行故障判斷；
[0014]仿真測試管理平臺通過以太網(wǎng)及串口通信對實時仿真測試平臺進行統(tǒng)一管理，通過主控軟件LABVIEW完成比例換向閥組實時仿真信號的采集及配置信息下載、執(zhí)行比例換向閥組的自動化測試、仿真和測試結(jié)果的實時對比及閥組故障判斷；
[0015]實時仿真測試平臺是基于NI PXI的實時仿真測試系統(tǒng)，實時仿真測試平臺包括比例換向閥組仿真模型單元、比例換向閥組測試單元；
[0016]所述的比例換向閥組仿真模型單元包括AMESim仿真軟件包、物理模型單元和控制模型單元，AMESim仿真軟件包為閥組的實時仿真提供仿真環(huán)境；物理模型單元為閥組的數(shù)學仿真模型，用于閥組的實時仿真；控制模型為閥組數(shù)學仿真模型的輸入單元，即閥組控制電流(閥控電流)，用于閥組的開度控制；
[0017]所述的比例換向閥組測試單元用于閥組的性能測試，包含壓力特性、流量特性及壓力-流量特性；比例換向閥組測試單元包括一個3U NI PXI機箱，3U NI PXI機箱內(nèi)設有主處理器板、I/O采集板，主處理器板負責仿真、測試任務的調(diào)度、閥組實時仿真模型解算和實時I/O采集板的信號處理；1/0采集板完成閥控電流信號的輸出、壓力、流量傳感信號的產(chǎn)生和采集，實現(xiàn)閥組實時仿真信號與其測試信號的交互對比；
[0018]閥組試驗平臺主要通過試驗泵站對比例換向閥組進行試驗，同時為閥組實時仿真測試平臺提供其試驗傳感信號；閥組試驗平臺包括試驗泵站單元、泵站綜合監(jiān)控單元及試驗臺架單元；
[0019]所述的試驗泵站單元用于為比例換向閥組試驗提供液壓動力；
[0020]所述的泵站綜合監(jiān)控單元用于對泵站的運行情況進行監(jiān)測；
[0021]所述的試驗臺架單元用于對比例換向閥組進行試驗，并通過壓力、流量傳感器將閥組的相關試驗參數(shù)輸入到閥組仿真測試平臺中；
[0022]閥組實時仿真測試平臺通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將給定的閥控電流輸入到閥組試驗平臺中，供比例換向閥組試驗用。
[0023]本發(fā)明裝置關鍵技術主要有以下二個方面:
[0024]a)實時仿真測試對比技術
[0025]傳統(tǒng)的液壓閥類元件的仿真測試工作是在離線或二者無比對的情況下進行，其結(jié)果的可信度不高。本裝置應用AMESim軟件的實時仿真功能，并結(jié)合PXI實時仿真系統(tǒng)，可實現(xiàn)比例換向閥組的仿真測試在線對比功能，大大提高了其性能評估的精確度。
[0026]b)基于NI LABVIEff的仿真測試一體化軟件設計技術
[0027]以往的實時仿真裝置，硬件上大多數(shù)使用DSPACE、RT-LAB等實時仿真工具，軟件上則采用MATLAB/Simulink作為接口軟件進行模型的數(shù)據(jù)傳遞，由于數(shù)據(jù)傳輸時間長，容易失真，并且系統(tǒng)使用的軟件種類多，接口復雜。本裝置采用同是NI公司的LABVIEW作為仿真測試后處理軟件，與NI公司的PXI實時仿真系統(tǒng)及實時仿真軟件AMESim具備接口，可直接將仿真模型輸入到實時仿真系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通訊快且準確，因此，本裝置只需配置NILABVIEW —種軟件，從整體上進行一體化軟件設計，便可完成系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)部署和軟件界面定制等所有功能。
[0028]本發(fā)明裝置集比例換向閥組的試驗、測試、仿真測試對比及故障判斷功能為一體，各功能模塊既可獨立實施，又能整體運行，功能性較強，尤其是通過系統(tǒng)管理模塊實現(xiàn)的仿真測試對比功能，能對閥組的性能進行精確評估，并結(jié)合閥故障判斷功能模塊，可對閥組的故障進行準確定位，有效地提高了液壓系統(tǒng)的可靠性。因此，本發(fā)明在需要對比例換向閥組性能進行精確評估與驗證的場合具有廣泛的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1比例換向閥組實時仿真測試裝置總體架構(gòu)。
[0030]圖2比例換向閥組仿真測試裝置內(nèi)部邏輯架構(gòu)。

【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0032]如圖1、2所示，本發(fā)明提供了一種比例換向閥組實時仿真測試裝置，包括仿真測試管理平臺(上位機)、實時仿真測試平臺(下位機)和閥組試驗平臺；
[0033]仿真測試管理平臺負責提供人機交互界面、系統(tǒng)管理、仿真過程監(jiān)控，通過顯示設備實時監(jiān)測泵站運行狀態(tài)，并通過泵站管理軟件LABVIEW進行控制；
[0034]仿真測試管理平臺包括主控界面單元、泵站監(jiān)控單元、系統(tǒng)管理單元、仿真控制單元、故障判斷單元；
[0035]所述的主控界面單元即為人機交互界面，用于實時監(jiān)測泵站運行狀態(tài)和對仿真、測試相關的模型、文件和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理。
[0036]所述的泵站監(jiān)控單元用于完成對系統(tǒng)油泵的啟停、復位、卸荷、報警；系統(tǒng)壓力、流量的調(diào)節(jié)(變頻器)及壓力、流量油溫的實時監(jiān)測等；
[0037]所述的系統(tǒng)管理單元用于對閥組試驗過程管理、仿真過程控制以及測試序列部署；
[0038]所述的仿真控制單元用于對整個仿真過程進行控制、配置和部署；
[0039]所述的故障判斷單元用于根據(jù)仿真、測試結(jié)果，并結(jié)合故障專家?guī)鞂υ囼為y組進行故障判斷；
[0040]仿真測試管理平臺通過以太網(wǎng)及串口通信對實時仿真測試平臺進行統(tǒng)一管理，主要通過主控軟件LABVIEW完成比例換向閥組實時仿真信號的采集及配置信息下載、執(zhí)行比例換向閥組的自動化測試、仿真和測試結(jié)果的實時對比及閥組故障判斷。
[0041]實時仿真測試平臺是基于NI PXI的實時仿真測試系統(tǒng)，實時仿真測試平臺包括比例換向閥組仿真模型單元、比例換向閥組測試單元；
[0042]所述的比例換向閥組仿真模型單元包括AMESim仿真軟件包、物理模型單元和控制模型單元，AMESim仿真軟件包為閥組的實時仿真提供仿真環(huán)境；物理模型單元為閥組的數(shù)學仿真模型，用于閥組的實時仿真；控制模型為閥組數(shù)學仿真模型的輸入單元，即閥組控制電流(閥控電流)，用于閥組的開度控制。
[0043]所述的比例換向閥組測試單元用于閥組的性能測試，包含壓力特性、流量特性及壓力-流量特性等；比例換向閥組測試單元包括一個3U NI PXI機箱，3U NI PXI機箱內(nèi)設有主處理器板、I/O采集板，主處理器板負責仿真、測試任務的調(diào)度、閥組實時仿真模型解算和實時I/O采集板的信號處理；1/0采集板完成閥控電流信號的輸出、壓力、流量等傳感信號的產(chǎn)生和采集，實現(xiàn)閥組實時仿真信號與其測試信號的交互對比；
[0044]閥組試驗平臺主要通過試驗泵站對比例換向閥組進行試驗，同時為閥組實時仿真測試平臺提供其試驗傳感信號；閥組試驗平臺包括試驗泵站單元、泵站綜合監(jiān)控單元及試驗臺架單元。
[0045]所述的試驗泵站單元用于為比例換向閥組試驗提供液壓動力；
[0046]所述的泵站綜合監(jiān)控單元用于對泵站的運行情況進行監(jiān)測；
[0047]所述的試驗臺架單元用于對比例換向閥組進行試驗，并通過壓力、流量傳感器將閥組的相關試驗參數(shù)輸入到閥組仿真測試平臺中。
[0048]閥組實時仿真測試平臺通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將給定的閥控電流輸入到閥組試驗平臺中，供比例換向閥組試驗用。
[0049]2.比例換向閥組實時仿真測試裝置功能實現(xiàn)
[0050]該裝置硬件部分主要實現(xiàn)比例換向閥組試驗、測試信號采集及控制、支撐實時仿真模型運行等功能。
[0051]軟件部分主要實現(xiàn)該設備的仿真過程監(jiān)控、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理，能進行實時仿真模型參數(shù)的在線監(jiān)控、實時調(diào)參、測試和實時仿真模型運行結(jié)果的對比分析處理、數(shù)據(jù)存儲、測試報告生成、故障判斷等功能。
[0052]軟件上主要采用NI公司的LabVIEW，該軟件具備圖形化的人機交互良好的用戶操作界面，能高效、方便地實現(xiàn)采集、分析和顯示數(shù)據(jù)。利用該軟件，用戶不但可以快速建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，還可以快速創(chuàng)建用于軟件系統(tǒng)交互控制的用戶接口。
[0053]比例換向閥組測試、實時仿真及控制為該設備的核心，提供了基于PXI實時仿真系統(tǒng)的閥組仿真和控制的實時模型，實時運行其仿真模型，同時，運行閥組試驗平臺，通過其集成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對其進行測試，應用LabVIEW軟件將二者結(jié)果在上位機中進行對比分析，控制模型完成閥組輸入電流的控制。
[0054]實時仿真測試平臺使用性能可靠，操作便捷的實時仿真系統(tǒng)，可以實時運行比例換向閥組的仿真模型，仿真測試應用幀周期能夠達到毫秒級別，確保仿真參數(shù)和實物運行參數(shù)之間實時準確傳遞，實時仿真和實物測試之間通訊的同步性。
[0055]該裝置總體上主要通過布置上位機和下位機實現(xiàn)上述軟硬功能要求，下位機部分部署在PXI仿真系統(tǒng)中運行，上位機部分部署在工控機中運行。軟件上通過編制上、下機運行程序完成內(nèi)部功能部署，上、下位機邏輯模塊及與試驗臺架的關系如圖2所示。
[0056]上位機采用高性能的工控機，主要實現(xiàn)模型建立、仿真過程管理和數(shù)據(jù)處理等功能，界面為測試與仿真的監(jiān)控操作，其內(nèi)部執(zhí)行的部分包括顯示邏輯處理，操作邏輯處理，報表生成邏輯處理等；下位機采用NI PXI實時仿真系統(tǒng)，完成實物測試信號的采集、實時仿真計算及串口通訊等功能。
[0057]上、下位機之間通過TCP相連。下位機的模型數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)、串口通訊數(shù)據(jù)及上位機的控制信號均通過TCP傳輸。
[0058]智能顯控儀表信號通過串口 485轉(zhuǎn)232進行傳輸，主要將壓力、流量和溫度等傳感量信號接入數(shù)顯儀表中進行顯示。
[0059]P(壓力)、Q(流量)傳感器信號、閥控輸出信號、壓力及流量調(diào)節(jié)(變頻器)等信號為數(shù)字量信號。
[0060]泵站報警、復位、開關、卸荷等信號為模擬量信號，主要對泵站的運行情況進行控制。
[0061]閥控輸入信號為數(shù)字量信號，通過串口 232轉(zhuǎn)化為CAN信號，傳輸?shù)介y控模塊中控制閥組的開度。
【權利要求】
1.一種比例換向閥組實時仿真測試裝置，其特征在于:包括仿真測試管理平臺、實時仿真測試平臺和閥組試驗平臺； 仿真測試管理平臺負責提供人機交互界面、系統(tǒng)管理、仿真過程監(jiān)控，通過顯示設備實時監(jiān)測泵站運行狀態(tài)，并通過泵站管理軟件LABVIEW進行控制； 仿真測試管理平臺包括主控界面單元、泵站監(jiān)控單元、系統(tǒng)管理單元、仿真控制單元、故障判斷單元； 所述的主控界面單元即為人機交互界面，用于實時監(jiān)測泵站運行狀態(tài)和對仿真、測試相關的模型、文件和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理； 所述的泵站監(jiān)控單元用于完成對系統(tǒng)油泵的啟停、復位、卸荷、報警；系統(tǒng)壓力、流量的調(diào)節(jié)“變頻器”及壓力、流量油溫的實時監(jiān)測； 所述的系統(tǒng)管理單元用于對閥組試驗過程管理、仿真過程控制以及測試序列部署； 所述的仿真控制單元用于對整個仿真過程進行控制、配置和部署； 所述的故障判斷單元用于根據(jù)仿真、測試結(jié)果，并結(jié)合故障專家?guī)鞂υ囼為y組進行故障判斷； 仿真測試管理平臺通過以太網(wǎng)及串口通信對實時仿真測試平臺進行統(tǒng)一管理，通過主控軟件LABVIEW完成比例換向閥組實時仿真信號的采集及配置信息下載、執(zhí)行比例換向閥組的自動化測試、仿真和測試結(jié)果的實時對比及閥組故障判斷； 實時仿真測試平臺是基于NI PXI的實時仿真測試系統(tǒng)，實時仿真測試平臺包括比例換向閥組仿真模型單元、比例換向閥組測試單元； 所述的比例換向閥組仿真模型單元包括AMESim仿真軟件包、物理模型單元和控制模型單元，AMESim仿真軟件包為閥組的實時仿真提供仿真環(huán)境；物理模型單元為閥組的數(shù)學仿真模型，用于閥組的實時仿真；控制模型為閥組數(shù)學仿真模型的輸入單元，即閥組控制電流“閥控電流”，用于閥組的開度控制。 所述的比例換向閥組測試單元用于閥組的性能測試，包含壓力特性、流量特性及壓力-流量特性；比例換向閥組測試單元包括一個3U NI PXI機箱，3U NI PXI機箱內(nèi)設有主處理器板、I/O采集板，主處理器板負責仿真、測試任務的調(diào)度、閥組實時仿真模型解算和實時I/O采集板的信號處理；1/0采集板完成閥控電流信號的輸出、壓力、流量傳感信號的產(chǎn)生和采集，實現(xiàn)閥組實時仿真信號與其測試信號的交互對比； 閥組試驗平臺主要通過試驗泵站對比例換向閥組進行試驗，同時為閥組實時仿真測試平臺提供其試驗傳感信號；閥組試驗平臺包括試驗泵站單元、泵站綜合監(jiān)控單元及試驗臺架單元； 所述的試驗泵站單元用于為比例換向閥組試驗提供液壓動力； 所述的泵站綜合監(jiān)控單元用于對泵站的運行情況進行監(jiān)測； 所述的試驗臺架單元用于對比例換向閥組進行試驗，并通過壓力、流量傳感器將閥組的相關試驗參數(shù)輸入到閥組仿真測試平臺中； 閥組實時仿真測試平臺通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將給定的閥控電流輸入到閥組試驗平臺中，供比例換向閥組試驗用。
【文檔編號】G05B23/02GK104076812SQ201410319790
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權日:2014年7月7日
【發(fā)明者】彭國朋, 瞿亦峰, 黃海濤, 張智慧, 談宇辰 申請人:中國電子科技集團公司第十四研究所