一种开放式液压实验仿真系统的研究和开发

　　液压系统是机电系统中的经典结构,即使在机电类元件技术获得长足进步的今天,液压系统仍以其高功率/重量比、响应快、低速特性好等很多优点而在传动及控制系统中有着举足轻重的作用。科学技术的飞速发展也加速了液压技术的进步,作为一种基础性的结构,液压传动与控制技术的应用范围和领域不断扩大。国外95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动化生产线都采用了液压技术。液压技术的应用对机电产品质量和水平的提高起到了极大的促进和保证作用。而传统的液压系统开发模式其开发成功率比较低,开发效率不高,往往会浪费大量的人力和物力。随着计算机技术和各种新型传感器的发展,液压实验及仿真理论和技术在液压系统的开发中越来越显示出其重要性^[1] 。

　　1　系统架构

　　经过大量的比较和分析,业界认为传统的液压实验仿真系统多以特定的被测对象来研制和开发,其功能单一,通用性和灵活性较差,而且采用的控制技术落后,不能反映液压技术与先进的微电子与控制技术的有机结合^[2-3] 。

　　本文所述的液压实验仿真系统不是几种单功能实验系统的简单拼凑,在设计时遵循了以下主要原则。

　　1·1　基本性原则

　　液压实验仿真系统的设计首先应当满足液压传动技术的基本实验要求。

　　1·2　直观性原则

　　液压实验仿真系统不仅提供通用性强、准确度高以及稳定性好的参数测量仪表,如,压力表、流量计和温度计等,而且所有元件都采用工业生产中实际应用的元件,在最大程度上区别于以往有机玻璃元件只能定性观察而不能定量研究的弊病。

　　1·3　先进性原则

　　液压实验仿真系统应能体现液压传动技术、传感器技术、计算机数据采集、控制与分析技术。

　　1·4　灵活性和开放性原则

　　液压实验仿真系统提供便于元件固定和联接的操作平台,可以对某个液压元件进行实验,也可以根据需要组成多种回路。

　　1·5　适应性原则

　　液压实验仿真系统基于工业化进行参数确定和元件选择,因此它不仅可以满足工科院校的教学,也可以面向科研生产单位提供必要的实验。

　　根据以上原则,液压实验仿真系统的系统框架如图1所示,液压系统作为实验的本体,在运行过程会表现出一些重要物理量(如,压力、流量、流速、液压缸位移、速度等等)的变化。将这些物理量通过开关量输入通道和模数转换通道输入工控机进行判断、分析和计算,从而通过开关量输出通道和数模转换通道向液压系统施以控制信号。所有实验的内容都由工控机集中控制、自动完成。