一种液压脉冲试验台控制系统的设计
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设 计。
பைடு நூலகம்
关 键词 ： 中 脉 试验 ； 制 系统 ； ＭＡ 控 Ｃ Ｃ算法
中 图 分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ２ｌ １ 青 引 文 献 标 识 码 ： Ｂ ３１ 动 控 制 ．手
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飞机液压系统工作 时 ， 电磁 阀打开或关 在 闭 的瞬 间 ， 供压 管路 和 回油管路会 出现强烈 的 压力撞击 ， 即压力脉冲。 液压脉冲是液压系统 的 敛命危 害 ， 导致 系统 管路 、 可 连接 件 、 作动 筒等 的断裂 ， 系统附件失灵 ， 时可导致 飞机 重大 严重 事故的发生 ，因此液 压系统的成附件 以及 管路 必须进行压 力脉冲试验 ，以验证其抗 液压脉冲 冲击的能力。 本文 论述 的 液压 脉 冲试 验 台是一 台 多功 能 、 液压 压力脉冲试验设备。 通用 能产生满足 刚 军标 的标 准脉 冲波形 。该设备从系统 工作原理 到测控方法 已具 备了通用液压脉 冲试 验设 备的 基本特点 ， 的研制 成功为今后研制 的大功率 它 通用液压脉 冲台的研 制奠定 了良好 的试验技术
液压脉冲试验台安装有多块数显 仪表 和控 制按钮 ， 用于显示系统压力和控制试 验状 态。 当 选择开关置于” 脱机” ， 时 试验人员通过启动时间 继 电器来启动 试验 ， 验过程 中试验人员 手动 试 耐压旋钮调节 比例 阀放 大器 输入信号 （～Ｏ ） ０ ｌＶ ， 去控制 比例溢流 阀电磁铁 ，使系统液压压力 达 到试验值 ；手动调压旋钮 调节 比例电磁 的放 大器输入信号 （—０ ， ０ １Ｖ） 去控制 比例 电磁 阀电磁 铁， 凋节液压脉 冲的压 力峰值和升率 ， 冲波 使脉 形满足 国军标 与航标的要求。 ３ 计算机控制 Ｉ ２ 液压脉冲试验台主要是完成航空试验 件的 测试 ，涉及 的技术领域 和诸 多性能指标构 成是 般的传统测试控制 系统难以完成 的。数据 采 集系统采用 了先进 的 Ｐ Ｉ Ｘ 总线 系统 ，用脉冲机 理研究和试验数 据分 析 ， 脉冲设备进行 性能 对 分析与评价 。系统在 对液压系统的脉 冲控 制的 同时 ， 能对多种物理 量（ 压力 、 女 口 流量 、 等） 温度 进 行多点高精度 的测量 。鉴于 Ｐ Ｉ Ｘ 总线具有 优 良 的特性 和 良好 的性能 价格 比等特 点 ，选取 Ｐ Ｉ Ｘ 总线作 为本测控 系统 的总线平 台。其采集 信号 为 ： 力信号 １ 路 ， 压 １ 温度信 号 ６ ， 路 流量信 号 ６ 路。 每路采集信号均配有调理 电路 ， 将各类信号 调理为 ｏ５ ＿ｖ电压信号输入计算机 。 ３ 控制算法 ． ３ 为实现脉 冲波形 ， 需要采用 闭环控制方式 ， 控制实际波形跟踪某 给定 波形 ，使实 际输 出波 形满足规范要求 。由于控制 元件的动态特 ｌ所 生 限， 加上管路动态特 性、 液压油 路的非线性 变化 对系统的影响 ， 尤其是 比例伺 服阀 的特 眭， 做 要 到完全波形全跟 踪 ，采用何 种控制方式 可以保 证实 际波 形满 足要 求 是该 部分 研究 的 主要 内 容。 利用 水 击现象 产生 所 需要 的试 验用 水 锤 波。 影响水锤波 的因素很 多， 包括管路的分布参 数 、 件的动特 胜等。 元 水锤波主动控制主要是控 制峰值 、 上升斜率 以及振荡 的衰减 ， 这些特 征量 如果能够有效控 制 ， 可以保证脉 冲波形 的一 则 致性 。脉 冲台水锤波 的 自由振荡频率可 以达到 ３Ｈ 以上 ， ０ｚ 与动态性能较好 的大通径 比例 伺服 阀相当 ， 以要对波形 的多个特征值进行 控制 ， 所 而且与波形控 制有关的机械硬件结构 不能过于 复杂 ， 控制策略十分重要 ， 前 主要研究单 个控 目 制输入和两个控制输入时波形的控制技术 。
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Ｃ ｉａ Ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ ｈ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ
工 业 技 术
一
种 液压 脉冲试 验 台控 制 系统 的设 计
王 舂 华 吴 军
毋
（ 中航 工 业 洪都 ６ ０所 ， 西 南 昌 ３ ０ ２ ） ５ 江 ３ ０ ４
摘 要 ： 压脉 冲试 验 系统 是根 据 不 同试 验要 求 ， 生不 同压 力波形 如 ： 液 产 阻尼 波 、 型 波 、 体 正弦 波等 ， 液压 系统 成 附件进 行 俭验 ， 对 以 便 提 前发 现 系统 成 附件 在设 计或 制造 上 存在的 缺 陷的 系统 。 压脉 试验 测控 系统 的 主要 功 能是 通过 调 节控 制 元件 ， 液 中 使试 验件 内部 产 生压 力脉 再 利 用压 力传感 器 实时 采集压 力 变化 ， 成对 压 力波形 闭环控 制 ． 本文 简要 介绍 了一 种液 压脉 冲试 验 台控 制 系统的 中， 形 ．
基础。 ２ ． 台液压系统结构 试验
２ 液压系统结构原理 ． １ 脉冲试验 台工作原理图 见图 １
图 １脉 冲 试 验 台 液 压 原 理 图
变量柱塞泵在 电机驱动产 生高压油 ，经单 向阀 、油滤 ，靠 比例溢 流阀和蓄压器 的共 同作 用 ， 系统有稳定 的输出压力。 保持 高压油经 比例 阀调节后流 向二 位四通 电磁换 向阀 ，电磁 换 向 阀周期换 向推 动隔离减压缸往复运 动 ，使充满 液压油 的试验件 产生升压 、 卸荷 的交替 变化 ， 从 而完成液压脉 冲试验 。该套试验设备 能承担工 作压 力 ２ Ｍ ａ峰值压力 ４ Ｍ ａ试验件体 积在 ８ Ｐ、 ２ ｐ， ３ Ｌ以下 的液压脉 冲试验任 务 ， 围内为首创 。 在 ３ ． 台测控系统结构 试验 液压脉冲是一个 瞬变 的过程 ，压力波形随 着时间 函数变化 而快 速变化 ，水锤波 的 自由振 荡频率可 以达到 ３ Ｈ 以 Ｌ， 实现对液压脉 冲 ０ｚ 要 波形的实时控制 ， 制系统功能是关键。 冲试 控 脉 验台电器原理图见图 ２ ． ． 液压脉冲试验设 备 七 采用 试验人员手动控 制和计 机 自动控制两种控制方式相 巨结合 。 算
பைடு நூலகம்
关 键词 ： 中 脉 试验 ； 制 系统 ； ＭＡ 控 Ｃ Ｃ算法
中 图 分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ２ｌ １ 青 引 文 献 标 识 码 ： Ｂ ３１ 动 控 制 ．手
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飞机液压系统工作 时 ， 电磁 阀打开或关 在 闭 的瞬 间 ， 供压 管路 和 回油管路会 出现强烈 的 压力撞击 ， 即压力脉冲。 液压脉冲是液压系统 的 敛命危 害 ， 导致 系统 管路 、 可 连接 件 、 作动 筒等 的断裂 ， 系统附件失灵 ， 时可导致 飞机 重大 严重 事故的发生 ，因此液 压系统的成附件 以及 管路 必须进行压 力脉冲试验 ，以验证其抗 液压脉冲 冲击的能力。 本文 论述 的 液压 脉 冲试 验 台是一 台 多功 能 、 液压 压力脉冲试验设备。 通用 能产生满足 刚 军标 的标 准脉 冲波形 。该设备从系统 工作原理 到测控方法 已具 备了通用液压脉 冲试 验设 备的 基本特点 ， 的研制 成功为今后研制 的大功率 它 通用液压脉 冲台的研 制奠定 了良好 的试验技术
液压脉冲试验台安装有多块数显 仪表 和控 制按钮 ， 用于显示系统压力和控制试 验状 态。 当 选择开关置于” 脱机” ， 时 试验人员通过启动时间 继 电器来启动 试验 ， 验过程 中试验人员 手动 试 耐压旋钮调节 比例 阀放 大器 输入信号 （～Ｏ ） ０ ｌＶ ， 去控制 比例溢流 阀电磁铁 ，使系统液压压力 达 到试验值 ；手动调压旋钮 调节 比例电磁 的放 大器输入信号 （—０ ， ０ １Ｖ） 去控制 比例 电磁 阀电磁 铁， 凋节液压脉 冲的压 力峰值和升率 ， 冲波 使脉 形满足 国军标 与航标的要求。 ３ 计算机控制 Ｉ ２ 液压脉冲试验台主要是完成航空试验 件的 测试 ，涉及 的技术领域 和诸 多性能指标构 成是 般的传统测试控制 系统难以完成 的。数据 采 集系统采用 了先进 的 Ｐ Ｉ Ｘ 总线 系统 ，用脉冲机 理研究和试验数 据分 析 ， 脉冲设备进行 性能 对 分析与评价 。系统在 对液压系统的脉 冲控 制的 同时 ， 能对多种物理 量（ 压力 、 女 口 流量 、 等） 温度 进 行多点高精度 的测量 。鉴于 Ｐ Ｉ Ｘ 总线具有 优 良 的特性 和 良好 的性能 价格 比等特 点 ，选取 Ｐ Ｉ Ｘ 总线作 为本测控 系统 的总线平 台。其采集 信号 为 ： 力信号 １ 路 ， 压 １ 温度信 号 ６ ， 路 流量信 号 ６ 路。 每路采集信号均配有调理 电路 ， 将各类信号 调理为 ｏ５ ＿ｖ电压信号输入计算机 。 ３ 控制算法 ． ３ 为实现脉 冲波形 ， 需要采用 闭环控制方式 ， 控制实际波形跟踪某 给定 波形 ，使实 际输 出波 形满足规范要求 。由于控制 元件的动态特 ｌ所 生 限， 加上管路动态特 性、 液压油 路的非线性 变化 对系统的影响 ， 尤其是 比例伺 服阀 的特 眭， 做 要 到完全波形全跟 踪 ，采用何 种控制方式 可以保 证实 际波 形满 足要 求 是该 部分 研究 的 主要 内 容。 利用 水 击现象 产生 所 需要 的试 验用 水 锤 波。 影响水锤波 的因素很 多， 包括管路的分布参 数 、 件的动特 胜等。 元 水锤波主动控制主要是控 制峰值 、 上升斜率 以及振荡 的衰减 ， 这些特 征量 如果能够有效控 制 ， 可以保证脉 冲波形 的一 则 致性 。脉 冲台水锤波 的 自由振荡频率可 以达到 ３Ｈ 以上 ， ０ｚ 与动态性能较好 的大通径 比例 伺服 阀相当 ， 以要对波形 的多个特征值进行 控制 ， 所 而且与波形控 制有关的机械硬件结构 不能过于 复杂 ， 控制策略十分重要 ， 前 主要研究单 个控 目 制输入和两个控制输入时波形的控制技术 。
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工 业 技 术
一
种 液压 脉冲试 验 台控 制 系统 的设 计
王 舂 华 吴 军
毋
（ 中航 工 业 洪都 ６ ０所 ， 西 南 昌 ３ ０ ２ ） ５ 江 ３ ０ ４
摘 要 ： 压脉 冲试 验 系统 是根 据 不 同试 验要 求 ， 生不 同压 力波形 如 ： 液 产 阻尼 波 、 型 波 、 体 正弦 波等 ， 液压 系统 成 附件进 行 俭验 ， 对 以 便 提 前发 现 系统 成 附件 在设 计或 制造 上 存在的 缺 陷的 系统 。 压脉 试验 测控 系统 的 主要 功 能是 通过 调 节控 制 元件 ， 液 中 使试 验件 内部 产 生压 力脉 再 利 用压 力传感 器 实时 采集压 力 变化 ， 成对 压 力波形 闭环控 制 ． 本文 简要 介绍 了一 种液 压脉 冲试 验 台控 制 系统的 中， 形 ．
基础。 ２ ． 台液压系统结构 试验
２ 液压系统结构原理 ． １ 脉冲试验 台工作原理图 见图 １
图 １脉 冲 试 验 台 液 压 原 理 图
变量柱塞泵在 电机驱动产 生高压油 ，经单 向阀 、油滤 ，靠 比例溢 流阀和蓄压器 的共 同作 用 ， 系统有稳定 的输出压力。 保持 高压油经 比例 阀调节后流 向二 位四通 电磁换 向阀 ，电磁 换 向 阀周期换 向推 动隔离减压缸往复运 动 ，使充满 液压油 的试验件 产生升压 、 卸荷 的交替 变化 ， 从 而完成液压脉 冲试验 。该套试验设备 能承担工 作压 力 ２ Ｍ ａ峰值压力 ４ Ｍ ａ试验件体 积在 ８ Ｐ、 ２ ｐ， ３ Ｌ以下 的液压脉 冲试验任 务 ， 围内为首创 。 在 ３ ． 台测控系统结构 试验 液压脉冲是一个 瞬变 的过程 ，压力波形随 着时间 函数变化 而快 速变化 ，水锤波 的 自由振 荡频率可 以达到 ３ Ｈ 以 Ｌ， 实现对液压脉 冲 ０ｚ 要 波形的实时控制 ， 制系统功能是关键。 冲试 控 脉 验台电器原理图见图 ２ ． ． 液压脉冲试验设 备 七 采用 试验人员手动控 制和计 机 自动控制两种控制方式相 巨结合 。 算