比例控制器的測試
比例控制放大器和比例電磁鐵性能優(yōu)劣直接影響比例閥的綜合性能。對于單個部件如比例控制放大器和比例電磁鐵都能達到設(shè)計要求,組成系統(tǒng)后不一定符合系統(tǒng)的要求,其原因是系統(tǒng)中存在各單元之間的參數(shù)匹配問題。
對比例控制系統(tǒng)綜合性能的測試,利用系統(tǒng)中各單元的可調(diào)部分,調(diào)整相應(yīng)的參數(shù),可以使系統(tǒng)達到最佳匹配。
1.測試系統(tǒng)
測試系統(tǒng)設(shè)計目標是完成比例控制放大器性能測試,包括輸出/輸出特性、顫振信號(波形、幅值和頻率)、斜波發(fā)生器性能測試;比例控制器的匹配測試(調(diào)試),主要包括電流一力特性、力一位移特性、力一輸入信號變化階躍響應(yīng)、幅頻特性、初始電流以及輸出范圍調(diào)試等。
系統(tǒng)主要由控制柜、機械傳動(支撐)系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)接盒、PXI系統(tǒng)及其他部分組成。
機械傳動系統(tǒng)主要為被測產(chǎn)品提供必要的支撐和相應(yīng)的機械傳動,主要包括力傳感器變送器、位移傳感變送器,其中直線步進電動機為比例控制器提供模擬負載。
控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)電源控制、信號發(fā)生與采集、硬件驅(qū)動??刂葡到y(tǒng)是軟件和硬件結(jié)合的樞紐,是PXI系統(tǒng)的一部分。
數(shù)據(jù)采集及顯示部分的功能是把控制信號、被測量以及其他輔助測試參數(shù),通過軟件轉(zhuǎn)化為實時顯示的數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行處理得到要測試的結(jié)果。
測試系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺是LabVIEW7.1。根據(jù)測試內(nèi)容和測試步驟,軟件的結(jié)構(gòu)采用遞進式結(jié)構(gòu),即:主程序?qū)樱河捎脩艚缑婧蜏y試執(zhí)行部分構(gòu)成;第二層是測試層,負責邏輯關(guān)系的驗證及相關(guān)決策的制定;最低層是驅(qū)動層,負責與儀器、被測設(shè)備以及其他應(yīng)用程序之間的通信。
軟件的主界面主要由波形圖區(qū)、數(shù)據(jù)顯示器區(qū)、數(shù)據(jù)輸入框、操作按鈕、指示燈等控件組成。
軟件主要功能如下;
(1)數(shù)據(jù)顯示與處理。所采集的有關(guān)數(shù)據(jù)主要用圖和數(shù)字框?qū)崟r顯示,便于測試人員觀察數(shù)據(jù)的變化。測試結(jié)束后,提示測試人員輸入有關(guān)的參數(shù),根據(jù)定義得到比例控制器性能的測試結(jié)果。
(2)數(shù)據(jù)保存與讀取。所測試的數(shù)據(jù)以LabVIEW提供的格式保存在本地硬盤,需要讀取數(shù)據(jù)時,選擇相應(yīng)的文件,即可在測試環(huán)境里再現(xiàn)測試曲線。
(3)報告生成。被測試參數(shù)(曲線)以圖片的格式在MSWORD中顯示,其他測試信息和結(jié)果也一并導人文檔,便于文檔的保存和管理,具有一定的通用性。
2.測試系統(tǒng)工作原理
以電流力特性測試為例,根據(jù)比例電磁鐵的性能,調(diào)整比例控制放大器的可調(diào)整參數(shù)。由直線步進電動機往復移動找到比例電磁鐵的工作行程區(qū),步進電動機上電固定不動。輸入比例控制放大器控制信號電壓,由PXI系統(tǒng)信號發(fā)生器生成遞增(遞減信號),由DMM記錄比例電磁鐵的電流(橫坐標),AI采集卡記錄力傳感變送器信號(縱坐標),自動完成控制信號從小大小循環(huán)過程的電流力變化曲線。為了得到該特性的有關(guān)參數(shù),上述過程重復3次,最后得到3組(條)數(shù)據(jù)(曲線)。輸人有關(guān)數(shù)據(jù)處理的參數(shù),即可得到該比例控制器的滯環(huán)、重復精度和線性度等測試結(jié)果。
比例控制器的力、位移特性測試時,由步進電動機往復移動作為比例電磁鐵的模擬負載,自動記錄比例控制器的位移變化對應(yīng)比例電磁鐵力輸出的變化,輸入相應(yīng)初始值,同樣可以計算出力滯環(huán)等參數(shù)。瞬態(tài)特性的測試與電流力變化特性測試類似,只是控制信號不同。
3.技術(shù)特點
測試系統(tǒng)可以精確記錄比例控制器參數(shù)變化值,可方便準確地計算出有關(guān)結(jié)果,這是傳統(tǒng)比例電磁鐵測試方法(比如用X-Y記錄儀)所不易完成的。
模擬負載采用步進電動機,有利于位置的精確控制,保證負載的平穩(wěn)性,避免測試過程中干擾,有利保證測試精度。另外,具有凈化測試系統(tǒng)環(huán)境,系統(tǒng)維護方便等優(yōu)點。
比例控制器元件制造的個別差異可以在該測試系統(tǒng)中進行初始狀態(tài)調(diào)試,達到比例控制放大器和比例電磁鐵的最佳匹配,保證比例控制器在一定范圍內(nèi)互換而不影響比例閥的主要特性。在開發(fā)新產(chǎn)品階段,對于電液比例閥性能分析有很大的幫助作用。