一种气动式可靠性强化振动台单锤控制系统的制作方法

本发明涉及一种气动式可靠性强化振动台单锤控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

气动式振动台是国外近年来新兴的一种可靠性强化试验设备。它由安装于振动台面下方的多个气锤反复冲击台面，经过台面的藕合效应产生宽带超高斯全轴振动激励环境，该振动环境对产品缺陷，特别是疲劳缺陷，具有很高的激发效能，因此广泛应用于可靠性强化试验中。但由于技术保密等原因，有关该类设备的关键技术尚未见公开文献发表，致使国内可靠性工程领域对气动式振动台振动环境的形成机理及控制技术仍未掌握。这种情况阻碍了先进的可靠性强化试验技术在我国的普及应用。

技术实现要素：

本发明提出了一种气动式可靠性强化振动台单锤控制系统，首先以气动式振动台结构分析为切入点，分析振动台的基本工作原理和具体结构；然后在分析原设备振动控制系统基础上，构建一单锤开环控制系统。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统采用“PC+数据采集卡”的开放式体系结构，采用工业控制计算机，对数据采集卡进行控制，进而实现对电气比例阀的控制，最终达到对气锤乃至整个振动台面的控制。

所述控制系统结构主要由锤体、锤头、锤垫以及后端盖组成，实际工作中，锤头在高压气体的作用下开始高速往复运动，这种往复运动即反复冲击决定于锤体内腔和锤头的特殊结构。

所述控制系统采用ITV2050-033L作为气流控制部件，主要作用是控制气锤进气口气体的压力，从而实现对气锤的控制，最终达到控制台面振动的目的。

所述控制系统主要是运用数据采集卡的D/A部分(将来有条件再做闭环反馈).通过软件控制电气比例阀输出电压信号，然后再经过电路板转换成电流信号，实现对电气比例阀的控制。

本发明的有益效果是：该控制系统能实现对气锤的有效控制，这为进一步实现单锤以及更复杂的多锤闭环控制系统奠定了一定的基础，对我国开展气动式振动台的自主研发具有一定的参考价值。

附图说明

图1是本发明的气动式振动台系统硬件组成图。

图2是本发明的总体设计方案图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，气动式振动台系统可分为以下3大部分：

振动台面：这部分是振动台系统的固定部分。振动台面通过弹簧四角支撑，气锤以不同的角度和方向通过螺栓紧固于台面底部。

气锤：这部分是气动式振动台的执行机构，主要为台面提供振动能量。

振动控制系统：由控制计算机、A/D与D/A转换电路、电气比例阀加速度传感器、电荷放大器以及RM5转换器组成，实现对整个系统运行状态的监视与实时控制。

工作原理：由气源供给的高压气体经过调压，通过分配器将高压气体分配到各个气锤，气锤在高压气体的作用下反复冲击台面，使台面产生三轴六自由度随机振动信号；通过在台面上各个确定位置放置的加速度传感器，对气锤产生的全轴超高斯随机振动激励进行采样监测，并将信号通过转换电路的处理输入到计算机进行进一步监控，这样就可以根据需要，适时调整试验参数。对气锤振动状态的调整是通过控制气体输人的调压阀进行的。

如图2，控制系统采用“PC+数据采集卡”的开放式体系结构，系统采用工业控制计算机，对数据采集卡进行控制，进而实现对电气比例阀的控制，最终达到对气锤乃至整个振动台面的控制。

从结构上看，气锤主要由锤体、锤头、锤垫以及后端盖组成。实际工作中，锤头在高压气体的作用下开始高速往复运动，这种往复运动即反复冲击决定于锤体内腔和锤头的特殊结构；锤体内壁有多处凹槽，形成阶梯形空腔。锤头的外形为一阶梯形圆柱体，内部有为实现反复冲击设计的多个气孔。由于锤体内壁凹槽与锤头内部气孔的联合作用，使得锤头在高压气体作用下能够实现往复运动。

控制系统采用ITV2050-033L作为气流控制部件，主要作用是控制气锤进气口气体的压力，从而实现对气锤的控制，最终达到控制台面振动的目的。其主要的工作原理是I17通过电流信号来调节比例阀出口压力，其出口的压力只受电流大小控制。它通过先导阀上的传感器来测量对比阀进出口压力差，通过输入信号。作用电磁铁，从而来调节主阀芯的位置，输出所需要的压力。

依据总体设计方案，本控制系统主要是运用数据采集卡的D/A部分(将来有条件再做闭环反馈)，通过软件控制电气比例阀输出电压信号，然后再经过电路板转换成电流信号，实现对电气比例阀的控制。

由于从数据采集卡输出的是电压信号，而电气比例阀使用的是电流信号，所以必须把对应的电压信号转换成对应的电流信号，以实现对电气比例阀的有效控制。控制系统采用XTR115作为电压-电流转换元件。它能把任意输入的电压转换成4~20mA的恒定电流，并且其有极强的带负载能力，相当于一个恒流源。