一種基于數字控制器的電液比例控制系統的制作方法

本發明涉及一種基于數字控制器的電液比例控制系統，適用于機械領域。

背景技術：

材料機械強度特性測試是在材料試驗機上完成的。在加載力較大時，材料試驗機加載一般采用液壓加載。根據國家標準，試驗應在恒定升壓速率條件下，保證其測試精度。如果采用普通的壓力調節系統，加載速率和力值精度無法準確控制，不能滿足國家標準試驗方法的技術要求；伺服閥控制精度較高，能滿足液壓加載系統的控制精度要求，但其系統復雜，成本高，抗污能力差，維護困難，極大地限制了伺服閥的應用。而電液比例閥具有廉價、節能、維護方便、適應大功率控制的特點，并具有較高的控制精度。因此，采用比例壓力控制系統，利用電液比例閥輸出壓力和輸入電流成比例的特點，逐漸對負載施加壓力。

技術實現要素：

為了提高系統的控制精度，本發明提出了一種基于數字控制器的電液比例控制系統，采用力值閉環實時控制，使得試驗機在加載過程中加載速率和力值精度的控制得以改善，具有較高的動態性能和自動調整性。

本發明所采用的技術方案是：所述基于數字控制器的電液比例加載控制系統主要由控制系統和液壓加載系統組成。其中控制系統包括單片機系統、比例放大器、壓力傳感器，它主要實現對加載系統加載過程的控制。液壓加載系統包括液壓源、電液比例閥、液壓缸，主要執行控制系統的命令，完成對試件的加載。

根據試驗機對試驗加載的技術要求，設計了恒定加載速度自動調整的數字控制器。它具有壓力跟蹤隨動功能，根據壓力傳感器的反饋信號，不斷調整控制器的輸出，保證加載的力值精度以及加載升壓速度恒定，符合國家規定的試驗標準。試驗加載中，通過數字控制器對其校正，使得系統平穩逼近到目標壓力，并以無超調作為優化指標。在電液比例控制的液壓加載試驗機中，由于在輸入信號變化時刻到信號相應時刻的時間較長，可以近似的看成是一個滯后環節，用1個一階慣性環節加純滯后環節來近似。根據大林算法，采用數字控制器所構成的閉環壓力系統的傳遞函數相當于一個延遲環節和一個慣性環節相串聯。

根據不同的設計要求可以進行不同的加載速度設定。數字控制器的具體實現由單片機系統通過軟件實現。將采集壓力值與給定的壓力值比較，得出偏差值e，調節器產生控制作用，使控制量朝著使偏差變小的方向變化。

本發明的有益效果是：基于數字控制器的電液比例加載系統能夠較好地滿足試驗機的加載要求，加在過程平穩且無超調產生并且能夠使得力值控制精度在允許范圍內。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的系統原理圖。

圖2是本發明的軟件流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，基于數字控制器的電液比例加載控制系統主要由控制系統和液壓加載系統組成。其中控制系統包括單片機系統、比例放大器、壓力傳感器，它主要實現對加載系統加載過程的控制。液壓加載系統包括液壓源、電液比例閥、液壓缸，主要執行控制系統的命令，完成對試件的加載。

根據試驗機對試驗加載的技術要求，設計了恒定加載速度自動調整的數字控制器。它具有壓力跟蹤隨動功能，根據壓力傳感器的反饋信號，不斷調整控制器的輸出，保證加載的力值精度以及加載升壓速度恒定，符合國家規定的試驗標準。試驗加載中，通過數字控制器對其校正，使得系統平穩逼近到目標壓力，并以無超調作為優化指標。在電液比例控制的液壓加載試驗機中，由于在輸入信號變化時刻到信號相應時刻的時間較長，可以近似的看成是一個滯后環節，用1個一階慣性環節加純滯后環節來近似。根據大林算法，采用數字控制器所構成的閉環壓力系統的傳遞函數相當于一個延遲環節和一個慣性環節相串聯。

根據不同的設計要求可以進行不同的加載速度設定。數字控制器的具體實現由單片機系統通過軟件實現。將采集壓力值與給定的壓力值比較，得出偏差值e，調節器產生控制作用，使控制量朝著使偏差變小的方向變化。

電氣控制系統為機場特種車輛訓練模擬器提供動力電源和實現電氣控制，包括主電源配電系統、主控制器、電氣控制執行元件、到位檢測元件等部分。機場特種車輛訓練模擬器以外接三相電作為主電源，電氣與控制系統要滿足可靠性、安全性和室外工作環境的要求。

逆變充電器具有將交流電整流為直流電和將直流電逆變為交流電兩種功能。刀開關QKI控制電路是否接入電網；熔斷器FU起短路保護作用；交流接觸器觸頭KM1與KM2控制拖動液壓泵工作的電動機運行，當其控制電路中的接觸器線圈都得電后，則電動機起動，這里用AC380V，額定功率為5kW的電動機來帶動液壓泵。在模擬器工作前液壓泵靠外電網電壓供電，投入工作后不再需要液壓泵運行，則切斷外電源。為了安全與控制的平穩性，工作時，其他考核模擬器上面的測控設備一律使用電瓶供電。開機后，先檢查電瓶電量是否需要充電，如果電量不足，則需要接入外電源進行充電，接通刀開關QK2。則將220V的交流電壓通過逆變充電器變為24V的直流電輸出，從而給電瓶充電，充電完成后應切斷QK2。然后由電瓶直接或通過逆變充電器逆變為AC220V向其他測控設備供電。工作前，按下啟動按鈕SB2，繼電器線圈KA通電，其常開觸點KA閉合，即放開按鈕SB2，線圈KA通過其觸點KA仍導通，則電瓶開始向外供電，直到按下停止按鈕SBI使線圈KA的觸點斷開，電瓶不再向外供電。