一种基于双泵液压系统的标准压力发生器的设计

　　压力测量仪表是工业生产过程中不可缺少的测量设备之一，在宇航、航空、石油、化工等部门的生产和科研中的应用极为广泛^[1]。在压力自动检定系统中，根据文献^[2] 有关规定: 检定装置在升压或降压时，不应有冲击和回程现象，即压力产生系统在产生某一定点压力时，压力值应单向递增或递减地靠近该点，而不应有超调现象。在压力校准和标定中，通常需要稳态精度高、动态范围宽、产生压力速度快且没有超调的标准压力信号^[3]。目前，国外的压力检定设备价格比较昂贵，使国内用户可望而不可及，而国内自主研发的自动标准压力实现系统结构复杂，精度不高^[4]。

　　作者开发了一种结构简单可靠、价格低廉的标准压力实现系统，压力的产生由两个液压泵来完成，在控制过程中调节泵的伺服电机速度差形成液压缸的标准压力，可对压力和力传感器和仪表进行校正和标定。

　　1 系统组成及工作原理

　　图1 是所设计的标准压力发生系统示意图。系统由液压部分、高精度压力传感器、压力变送器、单片机和计算机控制系统等组成。其中液压系统由两个伺服电机带动的液压泵、液压缸、液压回路等组成。压力传感器和压力变送器负责标准压力信号的获取和调理，单片机和计算机控制系统负责压力信号的测量、分析和计算，并发出指令控制伺服电机的转速，从而控制液压系统获得平稳的标准压力信号。

　　液压缸的压力信号由压力传感器采集，经压力变送器进行放大显示，反馈到计算机中，与设定压力值进行比较，根据相应控制算法进行分析，输出控制命令控制两个液压泵的伺服电机速度，根据速度差建立液压缸的压力，根据反馈信号不断进行调节，直到输出压力与设定压力相等。此时，两泵的伺服电机保持各自的转速，维持液压缸当前压力。

　　2 控制实现

　　选定液压系统各零部件后，液压缸压力和两伺服电机转速之间具有如下关系:

式中v₁为进油电机速度;

　　v₂为回油电机速度;

　　v₁₀为进油电机初始速度;

　　v₂₀为回油电机初始速度;

　　p_d为当前压力;

　　p_s为设定压力;

　　Δp 为当前压差;

　　ΔK 为步长;

　　A₁、A₂为经验参数，A₁= 10 ～ 25，A₂= 1 000 ～3 000。

　　进油和出油电机速度与设定压力之间的关系如图2 所示。系统运行时，设定目标压力，按目标压力设定双泵电机的初始速度，通过调试和控制双泵的电机速度，利用速度差稳定压力。