[发明专利]一种电液伺服阀频率特性测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电液伺服阀测试系统,特别是一种电液伺服阀频率特性测试系统。

背景技术

电液伺服阀频率特性测试的基本原理：电液伺服阀是线性时不变系统，当输入信号的幅值不变、频率不断变化的正弦信号时，系统达到稳态后，输出信号为频率相同的正弦信号，而幅值和相位有所变化。若对系统输入谐波信号：系统的稳态响应信号为：系统的幅频特性A(ω)=20log|XO(ω)XI(ω)|]]>和相频特性统称为系统的频率特性。

电液伺服阀频率特性测试方法有正弦频率扫描法和谱分析法，正弦频率扫描法是最常用的测试法。正弦频率扫描法手动测试方法、半自动计算机辅助测试方法、全自动计算机辅助测试方法。所有测试方案的问题和技术关键都发生在激励信号的产生和响应信号的测控上。

1.现有测试方案1——手动测试

国内现阶段的电液伺服阀频域特性测试技术落后，水平较低，严重制约我国电液伺服阀的高水平研发。传统的频率测试分析手段是使用模拟频率测试分析仪，如：BT-6A、TIMOIO型频率响应分析仪等。但是，由于其价格昂贵、体积庞大，而且不能直接得到幅频、相频特性，又没有数据运算和信号处理能力，因此，给使用带来诸多不便。高性能电液伺服阀及其测试设备长期依赖进口,不仅价格昂贵，而且受到技术封锁，致使我国的电液伺服控制技术停滞不前。

2.现有测试方案2——自动测试

（1）计算机辅助测试（CAT）简介

随着液压技术、计算机技术、控制技术、测试技术和数字信号处理等技术的发展，在液压测试领域出现的一门综合性的新技术—液压计算机辅助测试技(Computer Aided Test)简称液压CAT,液压CAT技术将计算机技术运用于液压测试系统中,用计算机实现液压系统的数据采集和数字控制功能,由计算机对液压系统的试验参数,如压力、流量、温度、湿度、转速、扭矩等参数自动进行采集、量化和分析处理并输出结果。在试验过程中计算机还可根据数字反馈和人工输入,达到高精度、高效率地完成对液压系统的特性测试以及实时控制测试系统过程及状态的目的。

液压CAT系统由硬件和测试系统软件两部分组成。液压CAT系统的硬件部分主要完成数据的采集、传输和记录等任务,包括传感器、信号调理装置、输入输出接口、计算机外设和计算机主机。液压CAT软件系统一般采用人们熟悉的Windows操作系统,在测试软件的编写上,国外一些公司开发出了如LabV IEW、LabWindows/CVI等图形化编程语言环境。利用这些软件编写程序,与传统编程语言编写程序相比,前者可方便获得界面友好的测试软件,不但不会影响软件的运行速度,还大大缩短了编程的时间,降低了对编程人员的要求。

半自动计算机辅助测试系统见图1，手动调节信号发生器，产生若干幅值和频率的正弦波激励信号，经伺服阀放大器放大后，输入被测试阀——电液伺服阀，电液伺服阀的响应信号为流量，用小质量、低摩擦的无载动态缸作为测试装置，动态缸活塞的速度与输出流量成正比，因此将动态缸的速度信号作为被测试阀的响应信号，并由上位机通过模入/模出卡采集此响应信号，再进行信号处理和运算。

为使所测频率特性能有代表意义，无载动态缸活塞应在缸的居中位置，且在测试过程中，活塞不偏离其原始的居中位置，计算机需通过模入/模出卡对活塞居中进行实时位置闭环控制。

显然，该方案是一个半自动计算机辅助测试方案，测试效率、测试精度都不会高。

全自动计算机辅助测试系统见图2，整个系统分为2个部分，即计算机子系统和外围子系统。其中外围子系统可根据具体的被测对象，选择所需要的信号类型进行匹配。系统的前端输入采用研华的PCLD-8710板，并在板上加上电阻和电容，形成一个低通滤波器，可用于信号的抗混叠。