[發明專利]一種高頻電液疲勞試驗機液壓同步控制系統

在審

• 申請號: 202210757506.1
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115111211A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 賈文昂;李展尚;倪子帆;陳澤吉
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F15B11/16
• 分類號: F15B11/16;F15B13/02;F15B13/06;F15B21/041;F15B21/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 楊東煒

1.一種高頻電液疲勞試驗機液壓同步控制系統，其特征在于：包括液壓同步回路、基于STM32的控制器、以及上位機控制系統；

所述液壓同步回路包括油箱(1)、液壓泵(3)、一號比例伺服閥(6)、二號比例伺服閥(22)、一號液壓缸(9)、二號液壓缸(18)、以及電液疲勞試驗機加載橫梁裝置；

所述液壓泵(3)的進油口通過第一油管與油箱(1)連通，第一油管上設有過濾器(2)；液壓泵(3)的出油口與第二油管連通，第二油管上設有單向閥(4)，第二油管上且靠近第二油管出口端的位置設有壓力表(5)和旁通支路，旁通支路上設有溢流閥(24)；

所述一號比例伺服閥(6)、二號比例伺服閥(22)均具有P油口、T油口、A油口、B油口，一號比例伺服閥(6)、二號比例伺服閥(22)的P油口都與第二油管的出口端連通，一號比例伺服閥(6)、二號比例伺服閥(22)的T油口都與油箱連通；所述一號比例伺服閥(6)的A油口與一號液壓缸(9)的無桿腔相連接，一號比例伺服閥(6)的B油口與一號液壓缸(9)的有桿腔相連通；所述二號比例伺服閥(22)的A油口與二號液壓缸(18)的無桿腔相連接，二號比例伺服閥(22)的B油口與二號液壓缸(18)的有桿腔相連通；所述一號位移傳感器(12)位于一號液壓缸(9)的下腔，一號位移傳感器(12)的感應磁環與一號液壓缸(9)無桿腔活塞桿底部相連；二號位移傳感器(15)位于二號液壓缸(18)下腔，二號位移傳感器(15)的感應磁環與二號液壓缸(18)無桿腔活塞桿底部相連；

所述一號流量傳感器(7)、一號壓力傳感器(8)設置于一號伺服比例閥(6)的A油口與一號液壓缸(9)的無桿腔之間的管路上，二號流量傳感器(10)、二號壓力傳感器(11)設置于一號伺服比例閥(6)的B油口與一號液壓缸(9)有桿腔之間的管路上；所述三號流量傳感器(21)、三號壓力傳感器(19)設置于二號伺服比例閥(22)的A油口與二號液壓缸(18)的無桿腔之間的管路上，四號流量傳感器(17)、四號壓力傳感器(16)設置于二號伺服比例閥(22)的B油口與二號液壓缸(18)的有桿腔之間的管路上；

所述電液疲勞試驗機加載橫梁裝置包括水平設置的橫梁和連接機構，一號液壓缸(9)、二號液壓缸(18)均豎直設置，橫梁的左右兩端分別通過連接機構與一號液壓缸活塞桿、二號液壓缸活塞桿相連；

所述一號位移傳感器(12)、二號位移傳感器(15)、一號壓力傳感器(8)、二號壓力傳感器(11)、三號壓力傳感器(19)、四號壓力傳感器(16)、一號流量傳感器(7)、二號流量傳感器(10)、三號流量傳感器(21)、四號流量傳感器(17)的信號輸出端分別與基于STM32的控制器的信號輸入端電連接；所述基于STM32的控制器對采集到的傳感器信號進行運算處理并控制一號比例伺服閥(6)、二號比例伺服閥(22)工作。

2.如權利要求1所述的一種高頻電液疲勞試驗機液壓同步控制系統，其特征在于：所述基于STM32的控制器包括濾波運放模塊(25)、高精度AD模塊(26)、高精度DA模塊(27)、主控單元(28)；

所述濾波運放模塊(25)對一號位移傳感器(12)、二號位移傳感器(15)、一號壓力傳感器(8)、二號壓力傳感器(11)、三號壓力傳感器(19)、四號壓力傳感器(16)、一號流量傳感器(7)、二號流量傳感器(10)、三號流量傳感器(21)、四號流量傳感器(17)測量得到的電壓信號進行合適階次濾波處理和放大后，發送至高精度AD模塊(26)；

所述高精度AD模塊(26)對濾波運放模塊(25)發送的電壓信號進行AD轉換后，通過SPI1通信接口發送至主控單元(28)；

所述主控單元(28)集成單神經元PID控制算法，主控單元(28)根據高精度AD模塊(26)發送的電壓信號運算處理得到控制信號，并將控制信號通過SPI2通信接口發送至高精度DA模塊(27)；

所述高精度DA模塊(27)將主控單元(28)發送的控制信號轉換成電壓信號后，輸入至一號比例伺服閥(6)和二號比例伺服閥(22)，以實現閉環控制；

所述高精度AD模塊(26)還通過串口通信或WIFI通信或藍牙通信中的一種與上位機系統(29)進行信息交互，上位機系統(29)搭載LabView上位機軟件。

3.如權利要求2所述的一種高頻電液疲勞試驗機液壓同步控制系統，其特征在于：所述上位機系統(29)包括參數顯示模塊(30)、實時曲線顯示模塊(31)、開閉環控制模塊(32)、通信模塊(33)、控制方法模塊(34)；

所述參數顯示模塊(30)從基于STM32的控制器獲取一號位移傳感器(12)、二號位移傳感器(15)、一號壓力傳感器(8)、二號壓力傳感器(11)、三號壓力傳感器(19)、四號壓力傳感器(16)、一號流量傳感器(7)、二號流量傳感器(10)、三號流量傳感器(21)、四號流量傳感器(17)的電壓值進行實時顯示，并通過一號位移傳感器(12)、二號位移傳感器(15)的值及標定，顯示一號液壓缸(9)和二號液壓缸(18)活塞桿的實時位置、以及兩缸相對誤差和與設定值的靜態誤差；

所述實時曲線顯示模塊(31)從參數顯示模塊(30)獲取一號位移傳感器(12)、二號位移傳感器(15)、一號壓力傳感器(8)、二號壓力傳感器(11)、三號壓力傳感器(19)、四號壓力傳感器(16)、一號流量傳感器(7)、二號流量傳感器(10)、三號流量傳感器(21)、四號流量傳感器(17)的電壓值，一號液壓缸(9)和二號液壓缸(18)活塞桿的實時位置、以及兩缸相對誤差和與設定值的靜態誤差，并繪制實時雙缸位移曲線圖、實時雙杠位移誤差曲線圖、實時各腔壓力曲線圖、實時各腔流量曲線圖；

所述開閉環控制模塊(32)與基于STM32的控制器通訊連接，實現開環控制和閉環控制的切換；

所述通信模塊(33)包括串口通信、WIFI通信、藍牙通信三種模式，通信模塊(33)通過串口通信、WIFI通信、藍牙通信中的一種與基于STM32的控制器進行信息交互；

所述控制方法模塊(34)包括PID控制方法及參數設定單元、單神經元PID控制方法及對應參數設定單元，PID控制方法及參數設定單元、單神經元PID控制方法及對應參數設定單元分別與基于STM32的控制器通訊連接，以實現控制參數傳遞和控制方法切換。