[發明專利]一種同時域多頻段液壓試驗系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410322918.8
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104132852A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 陳俐丹;陳洪
• 申請（專利權）人: 長沙達永川機電科技有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 葉舟

技術領域

本發明涉及機電控制領域中的一種液壓試驗系統，特別是一種同時域多頻段液壓試驗系統及其控制方法。?

背景技術

一個現有完整的液壓試驗系統按方框原理圖劃分，是由數據處理系統、控制系統、執行系統、負載和測量系統5個部分組成。輸入指令信號為試驗方案轉換成液壓試驗系統可識別的計算機程序語言，用于指令液壓試驗系統的動作；數據處理系統對輸入指令信號、測量系統數據進行處理，將指令控制系統的動作；控制系統在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向；執行系統將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動；負載是指液壓試驗系統的響應，通常是指試驗對象對輸入指令信號的響應；測量系統是測量出液壓試驗系統的響應并可充當反饋。液壓系統的最低頻率f_min即控制頻率，一般是由控制系統的電液伺服閥頻率特性所決定，而液壓系統中的檢測頻率、數據運算處理頻率可以高于系統控制頻率f_min。液壓試驗系統主要包含液壓系統和試驗對象兩部分。在該試驗系統用于的土木工程領域，用混凝土、高強混凝土、超高強混凝土做壓縮、拉伸試驗時，一般都會得到應力——應變曲線；而利用巖石、高強混凝土、超高強混凝土做應力——應變全過程曲線(以下簡稱“全曲線”)試驗時，一般都期許得到全曲線。應力——應變曲線、全曲線是研究材料力學特性的最基本特征曲線之一，甚至運用能量守恒定律解析應力——應變曲線、全曲線與液壓試驗系統的相互關系。應力——應變曲線試驗和全曲線試驗一般都是在液壓試驗系統中獨立完成，由于混凝土尤其是高強混凝土、超高強混凝土在壓縮、拉伸試驗中存在脆性破壞，而液壓試驗系統內測量系統的測量頻率沒有足夠高(以下簡稱為靜態測量系統)，不足以描述應力——應變曲線和全曲線特性的全貌。也有在現有的液壓試驗系統之外增加一套動態應力應變測量系統(以下簡稱為動態測量系統)單獨采集數據，事后經數據處理再得到應力——應變曲線或全曲線；由于動態測量系統與液壓試驗系統是兩個相互獨立的系統，動態測量系統在試驗中無法作為反饋參與控制，事后的數據處理也無法保證有足夠的準確度。?

一個完整的液壓試驗系統按其組成結構劃分，是由動力系統、數據處理系統、控制系統、執行系統、輔助系統和液壓油6個部分組成。動力系統將原動機的機械能轉換成液體的壓力能；數據處理系統對輸入指令信號、測量系統數據進行處理，將指令控制系統的動作；控制?系統在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向；執行系統將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動；輔助系統則主要指液壓系統中的油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭等；液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質。液壓系統的最低頻率f_min即控制頻率，一般是由控制系統的電液伺服閥頻率特性所決定，而液壓系統中的檢測頻率、數據運算處理頻率可以高于系統控制頻率f_min。控制系統中的閥門按開度是否連續可分為只有兩點(全開、全關)狀態和有連續開度兩類，其閥門開度的大小描述有相對值和絕對值兩種方式，如全關狀態的閥門開度用相對值、絕對值描述均為0，全開狀態的閥門開度用相對值描述為100％、用絕對值描述為1或100或為大于100的其它正整數。?

液壓系統在突然啟動、停機、變速或換向時，閥口突然關閉或動作突然停止，由于流動液體和運動部件慣性的作用，使系統內瞬時形成很高的峰值壓力，這種現象就稱之為液壓沖擊。發生液壓沖擊時系統內局部壓力變化的峰值可達正常工作壓力的幾倍，不僅極易引起系統震動，而且有可能使密封破損、管道爆裂、焊縫開裂，造成系統漏油，還可能使壓力計、流量計失靈，壓力繼電器和順序閥誤發信號，調壓閥、流量閥損壞等，甚至有可能使混凝土試樣(構件)的荷載直接達到極限荷載而致使試樣(構件)報廢。液壓沖擊既影響液壓系統自身的可靠性，又可能致使混凝土試樣(構件)開裂、報廢，還可能對人員、環境造成二次傷害。?

現有液壓試驗系統的局限是：?

1.由于現有的液壓試驗系統內測量系統的測量頻率沒有足夠高，單獨使用現有的液壓試驗系統完成應力——應變曲線試驗和全曲線試驗時，不足以描述應力——應變曲線和全曲線特性的全貌。在現有的液壓試驗系統之外增加一套動態測量系統單獨采集數據，也由于動態測量系統與液壓試驗系統是兩個相互獨立的系統，動態測量系統在試驗中無法作為反饋參與控制，事后的進行數據處理也無法保證有足夠的準確度。?

2.現行的液壓沖擊防治大多是針對液壓系統的動力系統、控制系統、執行系統、輔助系統和液壓油進行物理改進，控制方法的改進仍存在不足，液壓沖擊的弊端未能根除。?

發明內容