[發明專利]一種數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統及使用方法

有效

• 申請號: 202110893413.7
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113700702B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 馬長林;于傳強;郝琳;唐圣金;李鋒;程洪杰;馮永保;候帥;陳珊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: F15B19/00
• 分類號: F15B19/00
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 婁柱

1.一種數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統，其特征在于：包括工控機、數據采集器、非接觸式電流傳感器、驅動器和位移傳感器，所述非接觸式電流傳感器電連接于驅動器與步進電機之間，所述位移傳感器安裝于數字液壓缸活塞桿與缸體之間，所述非接觸式電流傳感器信號輸出端和位移傳感器信號輸出端均連接于數據采集器，所述數據采集器與工控機之間通過USB線連接；所述非接觸式電流傳感器為穿孔式非接觸式電流傳感器；

該數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統的方法，包括以下步驟：

步驟1：啟動數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統；

步驟2：工控機通過數據采集器實時獲取驅動器輸出控制步進電機的電流信號，獲得一次輸入有效脈沖的總數；

步驟3：工控機根據一次輸入控制脈沖總數、脈沖控制信號數和液壓缸動作位移之間的關系式計算出數字液壓缸位移值；

步驟4：工控機采集位移傳感器信號得到實際位移值，與計算出的數字液壓缸位移值進行比較，通過位移誤差判據判斷數字液壓缸工作是否正常，若正常返回步驟3，若故障，則進入下一步；

步驟5：顯示數字液壓缸故障狀態，一次監測過程結束；

所述步驟2具體步驟包括：

步驟2.1：參數初始化，包括信號閾值a₁、單相有效脈沖數n₁＝0、一次動作時間最大值t_max；

步驟2.2：工控機通過數據采集器實時獲取驅動器輸出控制步進電機的電流信號；

步驟2.3：工控機判斷步驟2.2采集的電流信號是否有正常脈沖信號，若有正常采集值，則進入下一步，若沒有正常采集值，則返回步驟2.2；

步驟2.4：啟動計時器；

步驟2.5：判斷電流信號是否為上升沿，若不是上升沿，則跳轉至步驟2.9，若是，則進入下一步；

步驟2.6：判斷電流信號是否超過步驟2.1設定的信號閾值a₁，若未超過設定的信號閾值a₁，則跳轉至步驟2.9，若超過設定的信號閾值a₁，則進入下一步；

步驟2.7：單相有效脈沖數加1，進入下一步；

步驟2.8：判斷計時時間t是否大于t_max，若是，則進入下一步，否則，返回步驟2.5；

步驟2.9：輸出有效脈沖總數，一次監測結束；

所述步驟2.3同時利用非接觸式電流傳感器采集三相脈沖控制信號，其中兩相為正極信號、一相為負極信號，得到的三級階梯狀信號，并分別設置三個不同的閾值a₁、a₂、a₃，當閾值取a₁經過步驟2.2-2.9，得到有效脈沖數n₁，當閾值取a₂經過步驟2.2-2.9，得到效脈沖數n₂，當閾值取a₃經過步驟2.2-2.9，得到效脈沖數n₃，步進電機的總脈沖個數n＝n₁+n₂+n₃；

所述步驟3具體步驟為：

當螺桿螺距為S、步進電機脈沖周期為N脈/轉時，計算出的數字液壓缸位移值X為：

X＝n×S/N

其中，n為輸入步進電機的總脈沖個數，S為數字液壓缸的螺桿螺距，步進電機脈沖周期為N脈/轉；

所述步驟4具體步驟為：

將實際位移值X_S與計算位移值X的誤差值與誤差判據比較，誤差判據為：ΔX＝|X_S-X|≤[ΔX]，其中[ΔX]為允許的位移誤差值，當ΔX≤[ΔX]時，輸出數字液壓缸工作狀態為正常，否則，數字液壓缸工作狀態為故障。