基于保质设计方法的液压万能试验机控制系统设计研究

　　引　言

　　新型的的液压万能试验机一般采用电液伺服控制系统或电液比例控制系统控制等速施加试验力,传感器测力,数字显示或同时用步进电机带动的度盘显示。液压万能试验机的核心是其控制系统部分,国内技术水平与国外相比还有较大的差距,具体表现在:①电液伺服系统成本高,对油液清洁度要求苛刻,定压系统能耗大;②数显式计算机没有参与控制而只作数据处理;③系统复杂、人机对话功能差;④调试周期长、难度大、可靠性低。本文试利用一种新型的设计方法——保质设计(DFQ)的设计思路,展开并进行液压万能试验机控制系统的设计,以达到设计出满足用户要求的液压万能试验机。保质设计的基本思想[1,2]是:在产品设计阶段,运用现代先进的设计技术和工具,以实现用户需求驱动产品开发;综合考虑影响产品生命周期的众多因素:产品功能、所选材料、制造过程、可加工性、可装配性、可测试性和可靠性等,对该设计进行评价和优化;解决产品生产过程中所有可能产生的矛盾和冲突减少在生产过程中发现设计不合理需重新设计-重新生产而引起的反复次数;缩短产品的开发周期,降低成本,实现产品质量保证。

　　1　基于质量功能配置的保质设计过程建模

　　保质设计的实施过程模型在文献[1]中已有论述,本文在此基础上加以展开,并有机地结合质量功能配置方法,提出了基于质量功能配置的保质设计具体实施过程模型如图1所示。它由两条设计主线组成,一条是目标制定线,即设计目标的制定过程,它由功能设计、概念设计、详细设计和模拟与仿真四部分组成。目标制定线为设计过程线的每一阶段提供设计目标,作为衡量本阶段设计任务是否完成的依据,当且仅当该设计阶段达到了相应的设计目标后,方可进入下一阶段的设计。这样,有效地防止了前期的设计错误对后期设计造成的影响,保证了整个设计过程的最优化,提高了设计效率和设计质量。

　　1.1　设计过程主线

　　机电产品的设计具有明显的阶段性,因此,对设计任务可进行分段描述,以简化整个设计过程的复杂性,同时与设计过程的分段描述相对应,对知识进行相应的分类,将与设计任务相关的知识归结在一起,形成相对独立的子任务设计过程,即功能设计、概念设计、详细设计、模拟与仿真等。总体设计任务及每一设计子任务通过来自设计、工艺、供销、财务及管理等部门的人员组成DFQ小组协同工作,采用综合的、整体性的、并行的产品设计方法,同时,对每一设计结果进行评价和优化。

　　1.2　目标制定主线

        机电产品的设计纵向上看是一个自上而下的过程,它是在一定的约束条件下由初始条件向设计结果转变的过程,需要对每一阶段的设计结果进行评价和优化,以实现产品的质量保证。设计目标是评价和优化的依据,因为只有每一设计阶段有明确的设计目标,才能做到有的放矢。因此,设计目标的制定是保质设计具体实施的关键。