计算机智能控制方法在液压测试系统中的应用

　　0　引言

　　采用计算机辅助装置对液压泵性能进行智能测控是当今液压技术领域的发展趋势[1-2]。目前国内外已有不少企业和公司对计算机辅助测试 (CAT)进行研制与开发[3-5]。如SUNDSTRON公司的液压传动实验室的CAT系统,日本制钢所的柱塞泵效率试验台;天津机械工程研究所的装载 机液压元件测试系统,太原重型机械学院的液压泵综合试验台,东南大学的液压元件性能计算机辅助测试系统等。其中有一些液压CAT系统具有较高的测试性能, 自动化程度也相当高。如瑞士的苏尔泽大功率气泵试验台[6],美国的Cryogenic泵制造厂的低压柱塞泵实时测试(ACD)自动润滑系统[7],法国 机械工业技术中心(CETIM)研制的大型立式泵测试台[8],如图1、2所示,等等。然而这些试验台大都不是针对液压泵性能测试的,其测试项目不够全 面,计算机集成化程度也有待进一步的提高。

　　作者以液压件厂现有的液压泵试验台为实际改进对象,分析了国内外有关液压CAT系统的美中不足,提出液压泵性能测试的计算机智能控制方法的设想,新颖地提出加载部分采用国内外先进水平的步进式溢流阀加载,以大大提高系统的控制精度、稳定性和计算机集成化程度。

　　1　测试系统组成及其原理

　　液压泵试验台的液压系统设计是根据液压泵JB/T7042-93规定的试验项目设计的,试验原理如图3所示。

　　液压系统测试的工作原理:

　　(1)液压泵静态性能测试。试验时先按照计算机的中文图标或菜单提示进行参数设置,设置结束,方可进行液压泵静态性能实验。由计算机控制步进电 机自动调节溢流阀17阀口的开度,自动加载以改变液压泵的工作压力;在溢流阀17前加节流阀16,可以阻止溢流阀产生的压力冲击对液压泵、传感器及其仪表 的影响,起保护作用;系统的油温由加热器4和冷却器22来控制。

　　(2)液压泵动态性能测试。静态性能测试后由计算机控制换向阀的切换,此时液压油只能通过节流阀19流出,使液压泵的工作压力瞬时升高,这相当 于给液压泵输出了一个阶跃压力信号;液压泵阶跃响应过程的实验数据由计算机自动采集。试验完成后,试验者可利用系统中提供的分析软件对实验数据和曲线进行 分析,显示并打印实验曲线和结果。

　　计算机智能控制系统主要包括2个部分,一部分为液压试验台,即在原试验台上增加了压力传感器8、13、流量传感器21、温度传感器7、14、 20、扭矩传感器10和转速传感器11;另一部分为计算机测控系统,主要包括计算机(PC机)、A/D转换卡、I/O卡、控制器和动态应变仪。其中控制器 有2个作用,一是将流量和转速传感器的信号进行电平转换和波形整形并输出给I/O卡,用于测量流量和转速;二是接受计算机的控制信号,并对信号进行功率放 大,控制电磁换向阀换向或控制步进电机进行液压泵自动加载。压力和扭矩传感器的信号经过动态应变仪放大后输出给A/D转换卡并由计算机进行数据采集。控制 系统原理框图如图4所示。