油量执行器的自动化测试系统和测试方法
【专利摘要】本发明公开了油量执行器的自动化测试系统和测试方法，所述系统包括电控单元、油量执行器、PLC、步进电机、电源和PC机，所述电控单元分别连接油量执行器、PLC、电源和PC机，所述步进电机连接PLC，所述PC机向电控单元输入工作参数，电控单元根据接收到的工作参数驱动油量执行器动作、控制PLC驱动步进电机动作，同时电控单元采集油量执行器工作时的反馈电压和驱动电流，且PLC采集步进电机的位移信息并将该信息经电控单元传送至PC机上。本发明仅用1个工位把2个测试功能连接起来，提高自动化程度。
【专利说明】油量执行器的自动化测试系统和测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于自动化测试领域，特别涉及了油量执行器的自动化测试系统和测试方法。
【背景技术】
[0002]油量执行器是位置式分配泵用来控制每次喷油量的机电执行机构，而位置式分配泵是继机械调速式分配泵后出现的第二代分配泵，也是第一代全电控的分配泵。该分配泵能实现以下电控功能:油量控制、嗔油始点控制、怠速控制，并可结合EGR系统和后处理系统DPF或DOC达到国IV排放法规要求。
[0003]油量执行器作为分配泵的核心部件，位移精度达到微米级，要制定严格的检测标准对其进行合格性判断。对油量执行器的测试包含线性度测试和磁滞力测试两项，目前国外进口设备造价高，自动化程度低，要手动调节滑块位移，而且占用两个工位，在做完线性测试后，需要人工调换工位进行下一项测试；磁滞测试采用的是变频位置闭环控制算法，复杂度高，实现难度大。
【发明内容】
[0004]为了解决上述【背景技术】存在的技术问题，本发明旨在提供油量执行器的自动化测试系统和测试方法，仅用I个工位把2个测试功能连接起来，提高自动化程度。
[0005]为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案:
[0006]油量执行器的自动化测试系统，包括电控单元、油量执行器、PLC、步进电机、电源和PC机，所述电控单元分别连接油量执行器、PLC、电源和PC机，所述步进电机连接PLC，所述PC机向电控单元输入工作参数，电控单元根据接收到的工作参数驱动油量执行器动作、控制PLC驱动步进电机动作，同时电控单元采集油量执行器工作时的反馈电压和驱动电流并传送至PC机上，且PLC采集步进电机的位移信息并将该信息经电控单元传送至PC机上。
[0007]本发明还包括基于上述油量执行器的自动化测试系统的测试方法，用于测试油量执行器的线性度特性，包含以下步骤:
[0008](I)将油量执行器驱动到最大位置；
[0009](2)驱动步进电机抵达油量执行器的球头；
[0010](3)释放油量执行器上的驱动力，让步进电机作为主动件，油量执行器作为被动件，步进电机带动油量执行器转动；
[0011](4)控制步进电机平稳后退，查找油量执行器的起始点反馈电压U1对应的起始点Al ；
[0012](5)控制步进电机从Al点起后退Δ S到达终止点A2 ；
[0013](6)获取终止点A2对应的终止点反馈电压U2,并判断U2是否落入合格线性度的标准区间内；
[0014](7)控制步进电机复位，充分释放油量执行器，使其在回复弹簧的作用下复位。
[0015]本发明还包括基于上述油量执行器的自动化测试系统的测试方法，用于测试油量执行器的磁滞特性，包含以下步骤:
[0016](I)确定磁滞力测试的关键点所对应的反馈电压；
[0017](2)确定油量执行器位移起始点和终止点对应的反馈电压V1和V2以及油量执行器相邻2个采样点的反馈电压变化△ V，驱动油量执行器按前述电参数要求走完正行程和反行程，并记录油量执行器每个采样点对应的反馈电压和驱动电流；
[0018](3)根据各关键点的反馈电压对采样数据进行线性插值运算，得到各关键点对应的磁滞力△〗，并判断是否落入合格磁滞力的标准区间内；
[0019](4)释放油量控制器上的驱动力，使其在回复弹簧的作用下复位。
[0020]其中，驱动油量执行器动作时采用分段式PID控制算法，根据油量执行器的位置进行分段。
[0021]其中，分段式PID控制算法的控制频率恒定，其值在[700赫兹，900赫兹]区间内选定。
[0022]采用上述技术方案带来的有益效果:
[0023](I)本发明采用高精度的步进电机，可通过电控单元程序自动控制其位移，消除人工调节位移带来的误差和位移超调后的人工反复操作。此外，本发明只需一个工位就能自动完成线性度和磁滞力两项测试，无需人工调换工位。
[0024](2)本发明在磁滞力测试中采用定频的分段式PID控制算法，比传统的变频控制算法更易实现，并能达到相同的检测效果。
[0025](3)本发明的测量误差较小，接近进口测试设备的同等水平，且造价不到进口测试设备的20%，成本更低更实用。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明的系统结构示意图；
[0027]图2是本发明的线性度测试示意图；
[0028]图3是本发明的磁滞力测试示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0030]如图1所示本发明的系统结构示意图，油量执行器的自动化测试系统，包括电控单元、油量执行器、PLC、步进电机、电源和PC机，所述电控单元分别连接油量执行器、PLC、电源和PC机，所述步进电机连接PLC，所述PC机向电控单元输入工作参数，电控单元根据接收到的工作参数驱动油量执行器动作、控制PLC驱动步进电机动作，同时电控单元采集油量执行器工作时的反馈电压和驱动电流并传送至PC机上，且PLC采集步进电机的位移信息并将该信息经电控单元传送至PC机上。
[0031]本发明还包括基于上述油量执行器的自动化测试系统的线性度测试方法，包括以下步骤:
[0032](I)将油量执行器驱动到最大位置；
[0033](2)驱动步进电机抵达油量执行器的球头；
[0034](3)释放油量执行器上的驱动力，让步进电机作为主动件，油量执行器作为被动件，步进电机带动油量执行器转动；
[0035](4)控制步进电机平稳后退，查找油量执行器的起始点反馈电压U1 = 3800mV对应的起始点Al ;为提高查找速度，采用以下控制策略:刚开始以20微米步长步进，因油量执行器最大位置反馈电压约4000mV，20微米步长对应约30mV的电压变化，走6步电压变化约30*6 = 180mV,即到达3820mV,再以I微米步长精确步进,走12~15步即可到达起始点Al对应的电压值3800mV。
[0036](5)控制步进电机从Al点起后退Λ S = 1.544 (微米)到达终止点Α2 ；
[0037](6)获取终止点Α2对应的终止点反馈电压U2,并判断U2是否落入合格线性度的标准区间1650 ± 1mV内；
[0038](7)控制步进电机复位，充分释放油量执行器，使其在回复弹簧的作用下复位。
[0039]上述过程如图2所示，图2的横坐标为步进电机的位移(单位:微米)，纵坐标为位移对应的反馈电压(单位:毫伏)。
[0040]当线性度测试完，步进电机会受电控单元控制而自动复位，充分释放油量执行器，使得油量执行器在回位弹簧作用下复位，不影响磁滞力测试的进行，所以工位可以保持不变，将两个测试功能衔接起来。
[0041]本发明还包括基于上述油量执行器的自动化测试系统的磁滞力测试方法，磁滞力测试中油量执行器完全由电控单元电力驱动，电机不参与。磁滞力的定义如下，正行程和反行程上同一反馈电压处的电流差值。如图3所示，纵坐标为驱动电流(单位:安培)，横坐标为反馈电压(单位:伏)，横坐标从1.0OV到4.0OV按照0.25V等距划分的13个关键点来判断磁滞力合格性。包括以下步骤:
[0042](I)确定磁滞力测试的关键点所对应的反馈电压；
[0043](2)确定油量执行器位移起始点和终止点对应的反馈电压V1和V2以及油量执行器相邻2个采样点的反馈电压变化△ V，驱动油量执行器按前述电参数要求走完正行程和反行程，并记录油量执行器每个采样点对应的反馈电压和驱动电流；油量执行器能控制的最小有效电压变化为10mV，规定V1 = 980mV, V2 = 4060mV，驱动油量控制器按照1mV步长走完正行程和反行程。则正行程和反行程采样点数均为(4060-980)/10 = 308，总共的采样点数为616。在本实施例中，采用分段式PID控制算法，该控制算法的控制频率恒定，其值在[700赫兹，900赫兹]区间内选定。该控制算法根据油量执行器实际位置来分段，如表1所示:
[0044]表1
[0045]
【权利要求】
1.油量执行器的自动化测试系统，其特征在于:包括电控单元、油量执行器、PLC、步进电机、电源和PC机，所述电控单元分别连接油量执行器、PLC、电源和PC机，所述步进电机连接PLC,所述PC机向电控单元输入工作参数，电控单元根据接收到的工作参数驱动油量执行器动作、控制PLC驱动步进电机动作，同时电控单元采集油量执行器工作时的反馈电压和驱动电流并传送至PC机上，且PLC采集步进电机的位移信息并将该信息经电控单元传送至PC机上。
2.基于权利要求1所述油量执行器的自动化测试系统的测试方法，用于测试油量执行器的线性度特性，其特征在于，包含以下步骤: (1)将油量执行器驱动到最大位置； (2)驱动步进电机抵达油量执行器的球头； (3)释放油量执行器上的驱动力，让步进电机作为主动件，油量执行器作为被动件，步进电机带动油量执行器转动； (4)控制步进电机平稳后退，查找油量执行器的起始点反馈电压U1对应的起始点Al； (5)控制步进电机从Al点起后退AS到达终止点A2； (6)获取终止点A2对应的终止点反馈电压U2,并判断U2是否落入合格线性度的标准区间内； (7)控制步进电机复位，充分释放油量执行器，使其在回复弹簧的作用下复位。
3.基于权利要求1所述油量执行器的自动化测试系统的测试方法，用于测试油量执行器的磁滞特性，其特征在于，包含以下步骤: (1)确定磁滞力测试的关键点所对应的反馈电压； (2)确定油量执行器位移起始点和终止点对应的反馈电压VJPV2以及油量执行器相邻2个采样点的反馈电压变化△ V，驱动油量执行器按前述电参数要求走完正行程和反行程，并记录油量执行器每个采样点对应的反馈电压和驱动电流； (3)根据各关键点的反馈电压对采样数据进行线性插值运算，得到各关键点对应的磁滞力Al，并判断是否落入合格磁滞力的标准区间内； (4)释放油量控制器上的驱动力，使其在回复弹簧的作用下复位。
4.根据权利要求3所述的磁滞力测试方法，其特征在于:驱动油量执行器动作时采用分段式PID控制算法，根据油量执行器的位置进行分段。
5.根据权利要求4所述的磁滞力测试方法，其特征在于:所述分段式PID控制算法的控制频率恒定，其值在[700赫兹，900赫兹]区间内选定。
【文档编号】G05B23/02GK104199444SQ201410453862
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】肖建忠, 洪浩, 宣昊 申请人:南京威孚金宁有限公司