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多通道電液伺服加載試驗(yàn)系統(tǒng)
電液伺服加載試驗(yàn)系統(tǒng)是指以伺服作動(dòng)器為加荷單元,通過控制單元控制伺服作動(dòng)器的加載,由于電液伺服加載試驗(yàn)系統(tǒng)是通過微小電信號(hào)控制以液壓油為動(dòng)力源伺服作動(dòng)器動(dòng)作的,故習(xí)慣上稱之為電液伺服加載系統(tǒng)。
典型的電液伺服加載試驗(yàn)系統(tǒng)由以下幾部分組成:1.作動(dòng)器單元、2.伺服控制單元、3.泵站單元、4.加載架單元、5.輔助設(shè)備單元、6.試驗(yàn)對(duì)象等組成。
電液伺服加載試驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)是可施加的荷載大,但動(dòng)作頻率低,主要應(yīng)用于靜力及擬靜力結(jié)構(gòu)試驗(yàn),主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋航ㄖY(jié)構(gòu)靜力及擬動(dòng)力試驗(yàn)、飛機(jī)等航天器結(jié)構(gòu)靜力及擬動(dòng)力試驗(yàn)、車輛等運(yùn)輸工具振動(dòng)試驗(yàn)、波浪模擬試驗(yàn)、零部件疲勞試驗(yàn)等。
典型的多通道電液伺服加載試驗(yàn)系統(tǒng)組成框圖。
系統(tǒng)組成
電液伺服控制系統(tǒng)由伺服控制單元(PID調(diào)節(jié)單元)、動(dòng)作執(zhí)行單元(伺服作動(dòng)器單元)、供油單元(泵站單元)、試驗(yàn)對(duì)象、測(cè)試單元組成。
控制原理
電液伺服控制系統(tǒng)采用PID伺服控制技術(shù),即通過對(duì)動(dòng)作指令信號(hào)與動(dòng)作反饋信號(hào)的差值同時(shí)進(jìn)行比例、積分、微分調(diào)節(jié)運(yùn)算,得到伺服作動(dòng)器下一動(dòng)作指令,以此指令控制電液伺服閥的流量,從而達(dá)到控制伺服作動(dòng)器荷載的或位移的變化速度以減小動(dòng)作指令信號(hào)與動(dòng)作反饋信號(hào)的差值,并據(jù)此差值,給出新的動(dòng)作指令,如此循環(huán),達(dá)到伺服作動(dòng)器的輸出穩(wěn)定跟蹤動(dòng)作指令的控制結(jié)果。
控制對(duì)象切換
試驗(yàn)過程中,有時(shí)需要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整試驗(yàn)控制對(duì)象,伺服控制系統(tǒng)可根據(jù)需要進(jìn)行不同指令信號(hào)及反饋號(hào)的平穩(wěn)切換。
控制參數(shù)調(diào)整
由于PID伺服控制技術(shù)是通過指令信號(hào)與動(dòng)作反饋信號(hào)的差值確定下一動(dòng)作指令的,因此,其動(dòng)作與指令之間永遠(yuǎn)存在差值,包括幅值差與相位差,控制系統(tǒng)控通過調(diào)整不同的比例、積分、微分系數(shù),得到不同跟蹤性質(zhì)的伺服控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)分類
根據(jù)荷載的變化頻率,電液伺服加載系統(tǒng)可分為靜載系統(tǒng)、擬動(dòng)力系統(tǒng)、疲勞振動(dòng)系統(tǒng);根據(jù)所用作動(dòng)器的數(shù)量不同,電液伺服加載系統(tǒng)可分為單通道、雙通道、多通道伺服加載系統(tǒng)。
系統(tǒng)簡(jiǎn)介
多通道電液伺服加載系統(tǒng)可完成試驗(yàn)對(duì)象的多點(diǎn)協(xié)調(diào)同步加載,在伺服控制上與單通道系統(tǒng)的最大區(qū)別在于如何保持各通道動(dòng)作的協(xié)調(diào)同步。由于控制伺服器動(dòng)作控制的核心器件電液伺服閥的幅頻、相頻特性并不能嚴(yán)格一致,動(dòng)作執(zhí)行單元伺服作動(dòng)器的傳遞函數(shù)更有可能有較大差異,這樣,對(duì)于同步的動(dòng)作指令,就會(huì)有不同步的動(dòng)作,因此,根據(jù)系統(tǒng)的各通道的動(dòng)作情況,在伺服控制中,增加同步控制調(diào)節(jié),是多通道電液伺服加載系統(tǒng)所必需的。常用的同步方法有:幅值修正法、相位修正法、踏步等待法。
幅值修正法
幅值修正法是指在周期性重復(fù)加載過程中,通過檢測(cè)反饋幅值與給定命令的誤差,對(duì)加載命令的幅值進(jìn)行修正,而改變反饋值,最終使反饋幅值與給定加載幅值的誤差在給定的誤差限內(nèi)。
相位修正法
相位修正是指在周期性重復(fù)加載過程中,通過檢測(cè)各通道反饋間的相位與命令相位的誤差,對(duì)加載命令進(jìn)行相位修正(即改變當(dāng)前加載命令的相位),最終使反饋值之間的相位的差值在給定的誤差限內(nèi)。
踏步等待法
踏步等待法主要用于緩變加載過程中,將動(dòng)作指令設(shè)置成若干同步等待點(diǎn),通道動(dòng)作達(dá)到同步點(diǎn)后即進(jìn)行踏步等待,待所有通道反饋值與命令的誤差進(jìn)入設(shè)定的誤差帶后,再進(jìn)行下一同步點(diǎn)的加載,如此梯次進(jìn)行。
多通道電液伺服加載系統(tǒng)的同步往往需將多種同步方法協(xié)調(diào)使用,如周期動(dòng)載多采用幅值修正與相位修正相結(jié)合的方法,緩變信號(hào)則采用踏步等待與幅值修正相結(jié)合的方法。