FESTO液压伺服试验台测控系统研究与开发

论文摘要

电液伺服阀是电液伺服系统中的关键元件,具有控制精度高、响应速度快等优点。电液伺服阀性能的优劣将直接影响到系统的控制精度、稳定性和可靠性,甚至决定整个系统的性能。伺服阀的检测对于保证伺服阀的性能指标以及保证电液伺服控制系统准确、快速、稳定的工作有重要的意义。随着计算机辅助测试技术和虚拟仪器技术的发展,在液压系统中应用基于虚拟仪器的CAT技术,大大提高了液压系统的控制精度和运行可靠性,是液压系统测控技术的发展方向。本文利用FESTO液压伺服试验台,将液压CAT技术和液压伺服控制技术相结合,研制出一套基于虚拟仪器的电液伺服阀测控系统,该系统不仅具有伺服阀性能测试功能,智能闭环控制功能,而且还具有组态监控功能,实现了电液伺服阀的性能测试和控制过程自动化。本文首先进行了电液伺服阀静动态特性测试、智能控制系统的理论分析以及测控系统的总体方案设计,主要介绍了电液伺服阀静动态特性的性能指标和测试原理、智能控制的基本理论;之后对测控系统进行了硬件设计与配置,主要包括传感器、信号调理电路、数据采集设备等设备的分析和设计,重点介绍了测控系统的硬件结构以及信号调理电路的设计过程;然后进行了测控系统的软件设计与开发,主要介绍了测控系统的软件结构和实现方法,重点介绍了测控系统的软件编程,通过硬件与软件的结合,成功开发出了测控系统;最后利用本测控系统进行了实测实验,完成了伺服阀的静动态性能测试实验和闭环控制实验。实验表明,本测控系统提高了电液伺服阀的性能测试效率和控制精度,最大限度地减少人为干预。本测控系统硬件改造成本低,软件人机界面友好、功能齐全、易于阅读与维护。本文的研究成果对FESTO液压控制系统的进一步研究和应用具有一定的参考价值和意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 液压 CAT 技术
• 1.3 液压伺服控制
• 1.4 FESTO 液压伺服试验台
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第2章 液压伺服试验台测控系统总体方案设计
• 2.1 电液伺服阀的静态性能指标及测试原理
• 2.2 电液伺服阀的动态性能指标及测试原理
• 2.2.1 频率特性
• 2.2.2 阶跃响应特性
• 2.3 电液伺服位移及压力闭环控制系统分析
• 2.3.1 数字PID 控制原理
• 2.3.2 基于BP 神经网络的PID 控制
• 2.4 伺服试验台测控系统的总体方案设计
• 2.4.1 测控系统功能分析
• 2.4.2 静态特性测试方案
• 2.4.3 动态特性测试方案
• 2.4.4 电液伺服位移及压力闭环控制系统方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 测控系统硬件配置
• 3.1 FESTO 液压伺服试验装置
• 3.2 测控系统的硬件结构
• 3.2.1 静态特性测试的硬件结构
• 3.2.2 动态特性测试的硬件结构
• 3.2.3 PID 闭环控制的硬件结构
• 3.3 测控系统硬件设计
• 3.3.1 微型计算机
• 3.3.2 传感器
• 3.3.3 信号调理及抗干扰装置
• 3.3.4 数据采集设备
• 3.4 本章小结
• 第4章 计算机辅助测控系统软件设计
• 4.1 测控系统的软件开发环境
• 4.1.1 Visual Basic 6.0 简介
• 4.1.2 LabVIEW 简介
• 4.1.3 MCGS 组态软件介绍
• 4.2 测控系统的软件结构及界面设计
• 4.2.1 测控系统的软件结构设计
• 4.2.2 测控系统的界面设计
• 4.3 静态特性测试系统软件编程
• 4.3.1 激励信号的产生
• 4.3.2 模拟信号的采集
• 4.3.3 曲线拟合与计算
• 4.3.4 波形显示
• 4.4 动态特性测试系统软件编程
• 4.4.1 激励信号的产生
• 4.4.2 模拟信号的采集
• 4.4.3 数字滤波
• 4.5 闭环控制系统软件编程
• 4.6 MCGS 组态软件编程
• 4.7 本章小结
• 第5章 FESTO 液压伺服试验台实验结果与分析
• 5.1 电液伺服阀静态特性测试实验
• 5.1.1 压力增益特性实验及结果分析
• 5.1.2 空载流量特性实验及结果分析
• 5.1.3 负载流量特性实验及结果分析
• 5.2 电液伺服阀动态特性测试实验
• 5.2.1 频率响应实验及结果分析
• 5.2.2 阶跃响应实验及结果分析
• 5.3 电液伺服闭环控制实验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 附录