[發明專利]電液伺服雙軸疲勞試驗裝置的正弦波幅值和相位控制方法

有效

• 申請號: 201710180316.7
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107084896B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 賀惠農;李潮;田磐
• 申請（專利權）人: 嘉興億恒測試技術有限公司
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;閻忠華

本發明公開了一種電液伺服雙軸疲勞試驗裝置的正弦波幅值和相位控制方法，包括基座，設于基座上的支架，設于支架上的橫向液壓缸和豎向液壓缸，分別設于橫向液壓缸和豎向液壓缸上的2個電液伺服閥，分別設于橫向液壓缸和豎向液壓缸上的2個力傳感器，2個模擬PID控制器，多軸數字控制器和夾具；橫向液壓缸和豎向液壓缸和夾具均與試件連接。本發明具有實現高精度的雙軸正弦波的幅值和相位的協同控制的特點。

技術領域

本發明涉及振動控制、環境試驗技術和數據處理技術領域，尤其是涉及一種基于系統解耦的幅值和相位實時修正的控制算法，能實現高精度的雙軸正弦波的幅值和相位協同控制的電液伺服雙軸疲勞試驗裝置的正弦波幅值和相位控制方法。

背景技術

疲勞失效是汽車結構件最主要的破壞形式之一。在實驗室對試件進行疲勞試驗對于研究試件的疲勞特性和疲勞壽命曲線有著重要的意義。實驗室疲勞試驗方法和精確度是試件疲勞壽命的預測關鍵，利于預防和解決試件在循環載荷下的疲勞失效問題，提高其可靠性能。

汽車零部件在工作條件中，通常受到高溫和多軸的復雜交變載荷的作用，單軸的疲勞試驗不能準確預測試件的疲勞壽命，雙軸試驗相比單軸試驗能更好地模擬試件在實際工作環境中的疲勞失效問題。

針對疲勞試驗中應用最多的正弦波，單軸試驗只需控制正弦波的幅值即可滿足試驗要求，而雙軸疲勞試驗需要產生幅值和相位差均可控的雙通道的正弦波，通道間也會存在較強的耦合作用，為試驗控制方法加大了試驗難度。

目前在液壓伺服控制中應用最廣泛的是PID控制。傳統的PID控制無法對系統幅頻特性衰減和相頻特性滯后的情況做出改善，使得系統頻寬很低，難以滿足動態測試的要求；同時，PID控制也無法對系統的時變特性做出補償。此外，雙軸控制系統存在通道間的耦合作用，需要對系統進行解耦。

發明內容

本發明的發明目的是為了克服傳統PID控制動態特性差、不能對系統時變特性做出補償、無法滿足多通道控制精度要求的不足，提供了一種基于系統解耦的幅值和相位實時修正的控制算法，能實現高精度的雙軸正弦波的幅值和相位協同控制的電液伺服雙軸疲勞試驗裝置的正弦波幅值和相位控制方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種電液伺服雙軸疲勞試驗裝置的正弦波幅值和相位控制方法，包括基座，設于基座上的支架，設于支架上的橫向液壓缸和豎向液壓缸，分別設于橫向液壓缸和豎向液壓缸上的2個電液伺服閥，分別設于橫向液壓缸和豎向液壓缸上的2個力傳感器，2個模擬PID控制器，多軸數字控制器和夾具；橫向液壓缸和豎向液壓缸和夾具均與試件連接；

多軸數字控制器分別與2個模擬PID控制器和2個力傳感器電連接，2個模擬PID控制器分別與2個電液伺服閥和2個力傳感器電連接；

包括如下步驟：

(1-1)辨識與解耦；

(1-2)計算幅值和相位；

(1-3)修正指令譜向量；

(1-4)PID控制；

(1-5)使k值增加1之后，返回步驟(1-2)。

兩組液壓缸、電液伺服閥、力傳感器、模擬PID伺服控制器分別組成垂直方向和水平方向的閉環伺服加載系統。多軸數字控制器的兩個輸入通道分別接兩個力傳感器，兩個輸出通道分別接兩個電液伺服閥。

多軸數字控制器對采集的數據實時處理和修正，發出實時修正的指令信號，指令信號作為模擬PID控制的伺服系統的輸入參考信號，從而對兩個液壓缸輸出力的波形進行精確的協同控制。

控制算法流程包括系統辨識與解耦、幅值和相位計算、指令譜向量修正、PID控制。