基于回归分析和组态王的流体参数IPC监测

　　0 引言

　　QCS002液压教学实验台,多年来用于进行液压系统液阻特性实验。实验时用普通机械式压力表测量某一液压元件两端的压力,用普通机械式流量计测出流量。由于人工采集数据,误差比较大,计算繁琐,效率低。为了充分利用原有设备(基本为纯机械设备),我们对原有设备进行改造。当今基于PC的自动化和“虚拟仪器”新技术正在兴起,据此,采用工控机IPC和优秀国产组态软件中文组态王Kingview进行流体参数的采集、数据处理、图形显示和存盘记录,并采用数理统计回归分析中最基本的方法即“最小二乘法”原理来处理测得的数据,现已取得了良好的效果。

　　1 电气系统结构

　　流体参数工控机监测被测对象与电气系统结构如图1所示。

　　在图1中,电阻远程压力表实际上是用普通指针式压力表在转轴上装上电位器改装而成的,由于只有电位器信号,故另外自制了变送器(电子放大器)。椭圆齿轮流量计运行时通过机械计数器显示累积流量,并输出霍尔信号,送往智能流量显示(数码管显示)及变送器,输出的标准信号(4~20mA电流信号端并接2508电阻而变成1~5V电压信号)送往研华ADAM-4017型远程模块。

　　2 液阻装置的特性和/最小二乘法0回归分析数据处理原理^[1~3]

　　在液压系统的管路中,装有截面突然收缩的装置,称为节流装置(节流阀)。突然收缩处的流动叫节流,一般采用各种形式的孔口来实现节流。一定流量的液体流过孔口时,液流方向和流速因受到阻力均发生变化,在这些地方产生旋涡,流体中的质点之间相互撞击,从而发热,流体的部分动能转化为热能,产生局部压力损失,形成压差。这如同电学中电流流过电阻时会发热形成电压一样,所以也称这种节流装置为液阻装置。根据流体力学的基本原理,可得到油液经过液阻装置时的流量q与压差有如下关系

　　式中: R为液阻,即R=1/(KAr), Ar为液阻装置的过流面积值, K为液阻装置的特性系数(K同通流管道形状、流动状态和油液性质等有关),为液阻装置的压力差指数(同液阻装置的长径比有关)。对上述公式两边取对数得:

　　由此可知:若以lgRq作为纵坐标,作为横坐标,则lgR为纵坐标上的截距,为直线上的斜率。在理想情况下,可通过某些近似处理,理论推导得:当液阻为薄壁小孔时,=0.5;当液阻为细长小孔时,=1。当液阻为短孔时,很难进行推导,一般凭经验,0.5<<1。

　　至于液阻R的理论推导和计算非常困难,几乎是不可能的。所以,一般工程上通过实验测量,而后经过数据处理来得到这些参数。