[发明专利]一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制系统及方法，微处理器，与微处理器电连接的数模转换器、换向阀光耦隔离电路、位移传感器电流信号调理电路、拉压力传感器电压信号调理电路、激光定位检测译码电路、以太网物理层收发器电路和数模转换器。本发明应用嵌入式技术，在ARM微处理器内实现复杂振动轨迹规划；采用模糊PID控制算法，实现小液压缸精密闭环控制；采用TCP/IP通信方式与上位机交互数据，可实时将振动反馈信号传输到上位机，有效提高了数据的吞吐率和可靠性；采用完整的双通道16位DAC芯片AD5752R，该芯片为串行输入电压输出，用于控制电液比例阀和电液伺服阀。系统控制效果好，运行平稳。

主权项

一种悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法，其特征在于，所述悬臂桁架疲劳试验的液压运动控制方法包括以下步骤：步骤一：液压运动控制器等待上位机通过以太网接口发送运动命令及运动参数，运动命令及参数包括：悬臂桁架自由端提升位置，在该提升位置是否需要振动运动，振动曲线函数参数，在该提升位置的悬停时间；接收到后执行步骤二；步骤二：非对称大液压缸行程与其伸缩速度V相关，而伸缩速度V与比例调速阀输出流量Q成正比，比例调速阀输出流量Q与输入的控制电压U成正比，即有V与U成比例关系：V=QA=QπD2/4=K0UπD2/4=4K0πD2U;]]>Q为15L/min，公称通径D为16mm，内部比例放大器要求输入信号U为0～10V；微处理器根据上位机发送的非对称大液压缸运动行程计算出对应的数字量，通过16位DA转换器通道一转换为取值范围为0～5V的电压信号，经过比例阀控制信号调理电路隔离驱动放大为取值范围为0～10V的电压信号后输出给电液比例阀；同时微处理器通过GPIO输出控制换向阀的开关量信号，经过换向阀光耦隔离电路隔离、电平变换后输出给换向阀；电液比例阀和换向阀共同作用到非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端进行提升运动；在提升过程中通过激光定位检测装置检测悬臂桁架自由端的提升位置，未到达则持续输出控制信号，到达指定提升点则执行步骤三；提升过程中对称小液压缸由非对称大液压缸牵引随动，自身不做运动；步骤三：根据上位机发送的运动命令及运动参数判断在该提升点是否需要振动运动，不需要则执行第四步；否则，根据运动参数指定的振动曲线函数，规划振动曲线离散数据，微处理器输出对称小液压缸运动的离散数字量，通过DA转换器通道二转换为连续的模拟量，经过伺服阀控制信号调理电路驱动放大后输出给电液伺服阀，同时通过磁致伸缩传感器检测对称小液压缸的伸缩量，经过位移传感器电流信号调理电路，送到微处理器片内ADC转换为离散数字量，作为闭环控制的反馈信号；采用移植在微处理器中的嵌入式实时操作系统μC/OSII多任务技术，在运动过程中同时将规划的运动数据和反馈的实际运动数据通过以太网发送到上位机，在上位机绘制运动误差曲线；振动过程中非对称大液压缸保持静止状态；步骤四：判断悬停时间，未到则等待，悬停时间到则执行步骤五；步骤五：控制非对称大液压缸，牵引悬臂桁架自由端下落到初始位置，控制方式同步骤二，区别为换向阀方向反向，然后转到步骤一等待上位机发送新的运动命令及运动参数。