测量伺服比例阀电磁铁位移特性的试验台原理

 

       测量伺服比例阀电磁铁位移特性的试验台原理：   出租登高车, 租赁登高车, 登高车租金多少   测试台主要由带位移传感器的高精度步进电机、力传感器以及固定支架组成，其工作原理是将伺服比例阀的比例电磁铁部分安装在固定支架上，将其轴同力传感器的测力轴处于同一水平轴成线上对顶，通过步进电机推动为传感器模块轴向运动，使伺服比例阀的比例电禮铁轴向电禮铁推力相反方向运动。对位置和为进行参数矫正和标零后，步进电机的位移可以代表比例电溢铁轴的位移，力传感器的受为可代表比例电據铁的输出为。将步进电机的拴制线路和位置传感器以及为传感器通过采集卡与计算机连接，化例电磁铁依旧采用原有比例伺服阀的控制方式由计算机进行开环控制，在比例电兹铁的开环控制中用电流作为控制信号。在测试过程申，先将步进电机的位移信号进行零位标定，然后给定比例电磁铁一个电流信号，控制步进电机推动比例电媛铁轴在３ｍｉｎ左右区间来回匀速运动一次，将步进电机的位移信号作为横坐标，力传感器的信号作为纵坐标，可得到一组比例电磁铁的位移为特性；改变不同的电流信号，重复进行测试，得到如下的一组位移力特性曲线。由测试结果可以看出，比例电谣铁的力输出大小与控制电流大小成比例关系，但是其为保持稳定只有在２００Ｈｍ到２２００Ｗｍ位置之间，超出这个范围后比例电磁铁的推力就会显著减小，比例电磁铁的有效工作行程只有２０００ｕｍ左右，但是伺服比例阀的比例工作区间就是２ｍｍ，所以比例电禮铁在轴向安装有误差就会很大程度上影响伺服比例阀的控制效果。当比例电趨铁的力稳定区间不够时，当阀在力稳定区间范围外向其他位置运动时，由于力稳定范围外为急速下降，所以此时阀运动开始时的推力很小，后动推力小，自然就会使阀的响应时间变慢，所一般情况下伺服比例阀的比例电雜铁的力稳定区间都要比阀患比例工作区间长才能使阀保持很好的比例工作特性。提高比例电禮特的位移为特性方法：传统优化比例电滋铁位移为特性的思路一般都是，先对比例电複铁建立数学或者仿真模型，对其各个参数进行改变，然后仿真优化，得到效果更加的结构参数；或者对传统比例电趨铁的线圈、极靴、气隙等结构进行改造或者重新设计，得到在某一方面性能得到提高的改良型。观察实验测得的比例电磯铁位移力待性曲线发现，为稳定区间的概念是在保持控制电流不变的情况下得到的，超出一定位置范围后，一定的控制电流下电趨铁的推力会发生明显的衰减，这是由电禮铁本身的特性决定的。但是，当超过一命定位置范围后，提高比例电磁铁的控制电流，其产生的推力是会增大的，所以如果耍提高比例电谣铁位移为恃性，可以在超出力稳定区间外适量增加电流，就可’以使力稳定区间延长。

       在不改变比例电磁铁的结构的前提下，直接通过软件也能优化其位移力特性，即从给定一电流为控制电磁铁的输入信号，转变为给定一力信号，让电複铁根据力和不同的位置信息去改变控制电流，从而增大其力稳定区间。具体方法就是：先通过比例电據铁位移力特性測试台，给定一个电流信号，用步进电机推动阀患运动，在均匀位移间隔位置记录下当时力传感器的为的大小，比例电摄铁轴从最小位移到最大位移的力记录为一组，从最大距离到最小距离的力记录为另一组；然后改变控制的电流值，重复测试和记录一组数据，这样就可以得到一张以控制电流为纵坐标，以阀怒位置为横坐标，力传感器测试的比例电爐铁的输出为为内容的二维表格。此处为了简化测试过程，在保证测试精度的情况下，采取只测量比例电滋铁最常受控的电流变化范围即１Ａ到２Ａ之间，每隔０．１Ａ测一次，阀位置区间选取４００ｉｉｍ到１８００ｕｍ之间，毎隔ｌＯＯｕｍ测量一次。由于比例电溢铁位移力特性存在潘环，所以将从最小位移到最大位移测试记录的表和从最大位移到最小位移测试记录的表进行求平均值。将得到的表格进行坐标转换，就能得到一张以位置为横坐标，Ｗ为为纵坐标，以控制电流值为内容的新的二维表格。在新的表格中，只要给定位置值和力的大小，就能通过查表得到控制比例电谣铁到达给定位置并输出给定推力所需要的控制电流大小。将这张表格导入阀的控制程序，通过阀自带的ＬＶＤＴ反馈信号作为位置信号，手动输入所需要的力的大小，在比例电被铁测试台架上测试在不同力输入值情况下得到的新的比例电磁铁的位移为特性曲线如下：从测试结果可以看出，通过软件优化后的比例电磁铁的滞环明显减小，而力稳定区间在９０Ｎ以下的范围从２００ｕｍ到２２０〇ｙｍ扩大到２００ｕｍ到３２０〇ｙｍ，总长度接近３０００ｙｍ，比未优化前的力稳定区间提高了５０％左右，说明这种方法对于比例电搂铁的位移力特性优化效果非常显著，由于在测试过程中只是截取了控制电流的１Ａ到２Ａ之间这一部分区间，测得的力的范围在０到８９．４Ｎ之间，所以通过此测试结果绘成的二缝表格中只能对力信号在９０Ｎ以下的情况迸行查表，超过９０Ｎ的为信号在表上是查询不到的，就按照直接给电流信号的方式进行控制。在上述优化后的比例电複铁位移为特性曲线中化以看出，在为信号超过９０Ｎ时其力稳定区间会比９０Ｎ以下区间有所减小，这从另一个方面化验证了按照查询实验测得的二錐表格来进行电趨铁位移为特性优化的效果。

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     伺服比例阀位置响应优化, 在未优化比例电磯铁的位移为特性时，阀整体采用Ｐ瓜闭环控制，控制信号为０－５Ｖ的电压信号，其中Ｏｖ对应伺服比例阀的右位，２．５Ｖ对应零位，５ｖ对应左位，利用ＬＶＤＴ反馈信号做比对，将误差值经过伺服阀Ｐ阻控制模坎，得到处理后的控制值在转换为０－３Ａ的电流信号，控制阀芯位移。为碱小阀思与阀套的摩擦力的影响，此处加入了颤振信号模块。测试是在阀空载的情况下进行的，控制信号范围为０－５Ｖ的电压信号，阀芯位移反馈信号接入到控制电路扳，经过处理的位移反馈信号对应控制信号化是０－５Ｖ的电压信号。采用２４ｖ恒压源给系统供电，信号发生器产生电压阶跃控制信号，用示波器监测位移反馈电压信号以及控制电压信号，即能观测到伺服比例阀的阶响应特性。未优化时伺服比例阀２．５Ｖ－０Ｖ阶跃响应２．５ｖ－５ｖ的阶跃模拟的是伺服比例阀从中位到左位的打开过程，２．５ｖ－０ｖ的阶跃模拟的是伺服比例阀从中位到右位的打开过程。由测试结果可以看出，伺服比例阀２．５Ｖ－５Ｖ的阶跃完成需要２４．３ｍｓ，且阀忠往左运行后半段，即控制指令大于４．５Ｖ只有阀思运行速度比开始时有所碱慢，导致整个行程所需时间增长；２．５Ｖ－０Ｖ的阶跃响应时间为１８．４ｍｓ，相较于２．５ｖ－５ｖ的阶跃时间有所减少，但整体上超过１８ｍｓ的阶跃响应时间对于高频响伺服比例阀来说还是偏长，如为击乐型号为４ＷＲＰＥＨ带控制器的六通卷伺服比例阀单程阶跃响应能够达到７ｍｓ左右，优势还比较明显。由上述比例电墙铁位移力特性未优化的曲线可以看出，伺服比例阀在２．５Ｖ－５Ｖ阶跃过程中，当信号大于４．５Ｖ时，阀芯位置可能臣经超过比例电據铁的为稳定区间，导致电媳铁推力减小，从而使阶跃时间增长。因此，将比例电磁铁的位移力特性进行优化将可以改善这种情况，提高伺服比例阀的阶跃响应速度。将伺服比例阀的电磁铁进行位移为特性优化是将给比例电據铁的信号通过查表法查询实验测得的位置－为二维表格得到的，所以此处对伺服比例阀进行闭环控制时的控制程序也得进行改变。此处将控制信号和ＬＶＤＴ位移反馈信号做ＰＩＤ运算后，将得到的结果换算成所需要的力信号，然后再用力和ＬＶＤＴ位移反馈信号作为索引检索实验测得的位置.  为二维表格即可得到对应需要的控制电流大小，然后将此电流信号输出给比例电磁铁作为最终的输出控制信号。需要说明的是，此处的ＰＩＤ运算值转换为力信号的对应范画是通过实验手动调整和优化后的结果。

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