伺服阀的动压反馈效应频率特性的测试系统及试验方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种伺服阀的动压反馈效应频率特性的测试系统及试验方法。该系统包括：加载伺服阀、被试动压反馈伺服阀、加载液压缸、主控制器、截止阀、位移传感器、压力传感器和速度传感器；加载伺服阀的A、B腔分别通过截止阀A、B与加载液压缸连接，主控制器给加载伺服阀施加控制信号，对被试动压反馈伺服阀进行加载；被试动压反馈伺服阀的负载两腔分别连接压力传感器1和压力传感器2，反馈两腔分别连接所述压力传感器3和压力传感器4。主控制器采集位移传感器、压力传感器和速度传感器的输出信号，对输出信号进行数据处理，获取伺服阀的动压反馈效应频率特性。本发明能够实时、快速、准确地测量伺服阀的动压反馈效应频率特性。
【专利说明】
伺服阀的动压反馈效应频率特性的测试系统及试验方法
技术领域
[0001]本发明涉及伺服阀控制技术领域，尤其涉及一种伺服阀的动压反馈效应频率特性的测试系统及试验方法。
【背景技术】
[0002 ]在电液伺服控制系统中，伺服阀作为系统的核心兀件，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大，其性能优劣直接决定着电液控制系统的性能。在精密位置控制、冶金、航空航天和军事等领域中，为解决大惯量低刚度系统由于结构带来的阻尼小、伺服控制系统稳定性差的问题，常采用动压反馈伺服阀作为控制元件。动压反馈伺服阀中的动压反馈网络决定了其抑制负载压力谐振的能力。通过调定动压反馈的时间常数和反馈流量增益，对伺服系统进行动压反馈校正补偿，既可以在动态时有效地提高系统阻尼，改善动态性能，又能在稳态时保持系统的刚性，使系统具有良好的抗负载干扰能力。因此，必须较为准确地配置反馈流量增益和时间常数，才能在抑制谐振的同时保证整个测试频率范围的数据合格。
[0003]目前，动压反馈特性测试方法是对动压反馈伺服阀各种特性参数进行分步测试。其中动压反馈效应频率特性是进行扫频试验获得负载流量对负载压差变化的动态特性。为了获得动压反馈伺服阀的不同特性参数，现有技术需要在测试过程中更换测试工装并重新调试测试参数，过程较为繁琐，随着产品型号和数量的增加，动压反馈特性测试已经成为影响生产效率的一个重要因素。且测试过程依靠手动逐点测试，人工判读数据，自动化程度低，数据覆盖面窄，测试准确性较低，不能完全真实的反映动压反馈特性。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供了一种伺服阀的动压反馈效应频率特性的测试系统及试验方法，以实现有效测试伺服阀的动压反馈效应频率特性。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种伺服阀的动压反馈效应频率特性的测量系统，包括:加载伺服阀、被试动压反馈伺服阀、加载液压缸、主控制器、截止阀、位移传感器、压力传感器和速度传感器；
[0007]所述的加载伺服阀，其A、B腔分别通过截止阀A、B与所述加载液压缸连接，通过所述主控制器给加载伺服阀施加控制信号对所述被试动压反馈伺服阀进行加载；
[0008]所述的被试动压反馈伺服阀，其A、B腔分别通过所述截止阀C、D与加载液压缸连接;其负载两腔分别连接压力传感器I和压力传感器2，用于测量负载压差变化;其反馈两腔分别连接所述压力传感器3和压力传感器4，用于测量反馈压差变化；
[0009]所述的加载液压缸，包括活塞杆，在所述活塞杆的两端分别安装一个位移传感器和一个速度传感器，位移传感器和速度传感器连接所述主控制器；
[0010]所述的主控制器，和所述加载伺服阀连接，按照测试软件的指令，向所述加载伺服阀发出幅值和频率受控的加载信号，采集所述位移传感器、压力传感器和速度传感器的输出信号，对所述输出信号进行数据处理，获取所述伺服阀的动压反馈效应频率特性。
[0011]进一步地，所述的系统还包括:
[0012]数据采集卡，与所述压力传感器、位移传感器、速度传感器和主控制器进行连接，采集所述压力传感器、位移传感器和速度传感器的输出信号，与所述主控制器进行各种传感器信号的数据传送，实现对位置和负载压差的闭环控制。
[0013]进一步地，所述的系统包括多个截止阀，通过接通或断开系统中的截止阀，实现不同测试试验项目间的切换。
[0014]进一步地，所述的压力传感器，用于测量被试动压反馈伺服阀负载两端的压差和动压反馈回路两端的压差；
[0015]所述的位移传感器，用于对所述加载动态缸实施位置闭环控制，使所述活塞杆保持在中位附近；
[0016]所述的速度传感器，用于测量被试动压反馈伺服阀的负载流量。
[0017]根据本发明的另一个方面，提供了一种伺服阀的动压反馈效应频率特性的试验方法，应用于所述的系统，包括:
[0018]将加载液压缸的活塞杆左右两端分别安装一个位移传感器和一个速度传感器，将加载伺服阀的A、B腔分别通过截止阀A、B与所述加载液压缸连接，将被试动压反馈伺服阀的A、B腔分别通过截止阀C、D与所述加载液压缸连接、负载两腔分别连接压力传感器I和压力传感器2、反馈两腔分别连接压力传感器3和压力传感器4;将主控制器和所述加载伺服阀、位移传感器、速度传感器连接；
[0019]所述主控制器给所述加载伺服阀施加控制信号，调节所述加载伺服阀的输入正弦波电流幅值大小，使所述被试动压反馈伺服阀的负载压差保持规定幅值;所述主控制器采集所述位移传感器、压力传感器和速度传感器的输出信号，对所述输出信号进行数据处理，获取所述伺服阀的动压反馈效应频率特性。
[0020]进一步地，所述的方法还包括:
[0021]将数据采集卡与所述压力传感器、位移传感器、速度传感器和主控制器进行连接，所述数据采集卡采集所述压力传感器、位移传感器和速度传感器的输出信号，与所述主控制器进行各种传感器信号的数据传送；
[0022]所述压力传感器I和压力传感器2测量所述被试动压反馈伺服阀的负载压差变化，所述压力传感器3和压力传感器4测量所述被试动压反馈伺服阀的反馈压差变化。
[0023]进一步地，所述的位移传感器对所述加载动态缸实施位置闭环控制，使所述活塞杆保持在中位附近;所述的速度传感器测量被试动压反馈伺服阀的负载流量。
[0024]进一步地，所述的方法还包括:
[0025]静态测试时，打开相应的截止阀，主控制器对加载伺服阀施加控制，利用位移传感器和低通滤波器对加载液压缸实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近，被试动压反馈伺服阀处于零位状态便于建立负载压差;再关闭所述相应的截止阀，利用主控制器对加载伺服阀施加控制信号，使被试动压反馈伺服阀负载两腔的压差幅值达到相关规范要求。
[0026]进一步地，所述的方法还包括:
[0027]动态测试时，利用低通滤波器的作用打破位置闭环，被试动压反馈伺服阀感受负载压差的变化而产生负载输出流量，引起活塞的往复运动，利用速度传感器的输出幅值反映负载输出流量的大小；
[0028]从0.1Hz开始以步长为0.1Hz在相关规范规定的频率范围内进行扫频测试，用主控制器采集压力传感器和速度传感器的输出信号并进行后处理，得到被试动压反馈伺服阀的动压反馈效应频率特性曲线，解析所述动压反馈效应频率特性曲线得到动压反馈起始频率ω q、动压反馈起始分贝Lq、动压反馈峰值分贝Lf、动压反馈饱和频率ω f、动压反馈时间常数
T0
[0029]由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的伺服阀的动压反馈特性的自动化测量系统对提高伺服阀动压反馈网络相关参数的测试准确性、高效性具有十分重要的意义。
[0030]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明实施例提供的一种伺服阀的动压反馈效应频率特性曲线示意图；
[0033]图2为本发明实施例提供的一种伺服阀的动压反馈特性测试结构图
[0034]图3为本发明实施例提供的一种伺服阀的动压反馈效应频率特性测试试验结构图；
[0035]图中:
[0036]1.DA卡2.主控制器3.人机界面4.数据采集卡5.被试动压反馈伺服阀6.加载液压缸7.加载伺服阀。
【具体实施方式】
[0037]下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0038]本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0039]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0040]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0041]本发明实施例针对现行测试技术的不足，研制一种利用电液伺服阀、加载液压缸、主控制器、数据采集卡、传感器以及测试软件，实现主控制器自动化测试动压反馈效应频率特性的试验方法。
[0042]本发明实施例提供的一种伺服阀的动压反馈效应频率特性的测量系统包括加载伺服阀、被试动压反馈伺服阀、加载液压缸、主控制器、数据采集卡、截止阀、压力传感器、位移传感器和速度传感器等。
[0043]所述加载伺服阀，为模拟大惯量被控对象的负载波动，采用一个专门的加载伺服阀为被试动压反馈伺服阀进行加载。加载伺服阀A、B腔分别通过所述截止阀A、B与加载液压缸连接，利用压力传感器I和压力传感器2进行压力反馈，通过主控制器给加载伺服阀施加控制信号，调节加载伺服阀的输入正弦波电流幅值大小，从而使被试动压反馈伺服阀的负载压差(即被试伺服阀A、B两腔压力差)保持规定幅值。
[0044]所述的被试动压反馈伺服阀，其A、B腔分别通过所述截止阀C、D与加载液压缸连接，其负载两腔分别连接压力传感器I和压力传感器2，用于测量负载压差变化，其反馈两腔分别连接压力传感器3和压力传感器4，用于测量反馈压差变化。在测试试验中，需要给被试动压反馈伺服阀供油，但不需要通电。
[0045]所述加载液压缸，是测量系统的机械本体。活塞杆左右两端分别安装一个位移传感器和一个速度传感器。
[0046]所述主控制器，按照测试软件的指令，由主控制器向加载伺服阀发出幅值和频率受控的加载信号，通过数据采集卡采集压力传感器、位移传感器和速度传感器的输出信号，由测试软件进行数据处理和绘制测试曲线。
[0047]所述数据采集卡，与所述压力传感器、位移传感器、速度传感器和主控制器进行连接，采集所述压力传感器、位移传感器和速度传感器的输出信号，与主控制器进行各种传感器信号的数据传送，实现对位置和负载压差的闭环控制。
[0048]所述截止阀，通过接通或断开系统中的截止阀，可以实现不同测试试验项目间的切换。
[0049]所述压力传感器，用于测量被试动压反馈伺服阀负载两端的压差和动压反馈回路两端的压差;位移传感器，对加载动态缸实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近;速度传感器，用于测量被试动压反馈伺服阀的负载流量。
[0050]动压反馈特性测试原理如图2所示。静态测试时，打开截止阀H，截止阀H与其他截止阀都一样在油路中起到打开或者关闭该油路的作用。主控制器对加载伺服阀施加控制，利用位移传感器和低通滤波器对加载液压缸实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近，被试动压反馈伺服阀处于零位状态便于建立负载压差。再关闭截止阀H，利用主控制器对加载伺服阀(3)施加控制信号，使被试动压反馈伺服阀(2)负载两腔的压差幅值达到相关规范要求。
[0051]动态测试时，利用低通滤波器的作用打破位置闭环，被试动压反馈伺服阀(2)感受负载压差的变化而产生负载输出流量，引起活塞的往复运动，利用速度传感器的输出幅值反映负载输出流量的大小。
[0052]本发明实施例提供的伺服阀的动压反馈效应频率特性的测试方法包括:
[0053]从0.1Hz开始以步长为0.1Hz在相关规范规定的频率范围内进行扫频测试，用主控制器采集压力传感器和速度传感器的输出信号并进行后处理，得到被试动压反馈伺服阀的动压反馈效应频率特性曲线，查得动压反馈起始频率ω q、动压反馈起始分贝Lq、动压反馈峰值分贝Lf、动压反馈饱和频率COf、动压反馈时间常数τ。本发明实施例提供的一种伺服阀的动压反馈效应频率特性测试曲线如图1所示。
[0054]根据动压反馈特性的定义，即负载压力的动态变化通过动压反馈的作用导致伺服阀输出负载流量变化的动态响应特性，本发明实施例提供的测试技术以完全模拟动压反馈伺服阀在伺服机构上的应用为研制出发点，实现负载流量对负载压差变化动态特性的直接测试。
[0055]图3为本发明实施例提供的一种伺服阀的动压反馈特性测试结构图，通过接通或断开系统中的截止阀，可以实现不同测试试验项目间的切换，完成动压反馈压差特性、反馈压差一静态流量特性以及动压反馈效应频率特性测试试验。该测量系统主要由加载伺服阀
(7)，被试动压反馈伺服阀(5)，加载液压缸(6)，主控制器(2)，数据采集卡(4)，截止阀，节流阀，压力传感器，位移传感器，速度传感器等组成。
[0056]当进行“动压反馈效应频率特性测试试验”时，将“节流阀Α”关闭，同时将“截止阀Α”，“截止阀B”，“截止阀C”和“截止阀D”打开，将“截止阀Ε”、“截止阀Γ和“截止阀G”关闭。即可简化图2，得到图3所示的伺服阀的动压反馈效应频率特性测试结构图。
[0057]进行动压反馈效应频率特性测试试验时，加载伺服阀的Α、Β腔分别与加载液压缸
(6)的Α、Β腔连接，而被试动压反馈伺服阀(5)的Α、Β腔分别与加载液压缸(6)的C、D腔连接，通过主控制器(2)给加载伺服阀(7)施加控制信号，用主控制器采集压力传感器和速度传感器的输出信号并进行后处理，得到被试动压反馈伺服阀的动压反馈效应频率特性曲线。具体实验步骤如下:
[0058]1)关闭节流阀A，打开截止阀A、B、C、D，关闭截止阀E、F、G。此时加载液压缸(6)的A、B腔分别与加载伺服阀(7)的A、B腔相连，加载液压缸(6)的C、D腔分别与被试动压反馈伺服阀(5)的A、B腔相连。本试验是动态扫频试验。
[0059]2)利用主控制器(2)对加载伺服阀(7)施加控制信号，利用位移传感器对加载液压缸(6)实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近。
[0060]3)从0.1Hz开始以步长为0.1Hz在相关规范规定的频率范围内进行扫频测试，用主控制器主控制器(2)采集压力传感器和速度传感器的输出信号并进行后处理，得到被试动压反馈伺服阀(5)的动压反馈效应频率特性曲线，查得动压反馈起始频率ω q、动压反馈起始分贝U、动压反馈峰值分贝Lf、动压反馈饱和频率cof、动压反馈时间常数τ。其中利用位移传感器对加载液压缸(6)实施位置闭环控制，速度传感器用于测量负载流量，速度传感器和位移传感器在安装时要做好密封工作。最终得到负载流量对负载压差变化的动态特性。
[0061]综上所述，本发明实施例的伺服阀的动压反馈特性的自动化测量系统对提高伺服阀动压反馈网络相关参数的测试准确性、高效性具有十分重要的意义。
[0062]目前伺服阀的动压反馈效应频率特性测试试验方法主要是依靠手动逐点测试，人工判读数据，自动化程度低，数据覆盖面窄，测试准确性较低，不能完全真实的反映动压反馈特性。本发明提供了一种伺服阀的动压反馈效应频率特性测试系统和试验方法，能够实时、快速、准确地测量伺服阀的动压反馈效应频率特性。
[0063]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0064]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0065]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种伺服阀的动压反馈效应频率特性的测量系统，其特征在于，包括:加载伺服阀、被试动压反馈伺服阀、加载液压缸、主控制器、截止阀、位移传感器、压力传感器和速度传感器； 所述的加载伺服阀，其A、B腔分别通过截止阀A、B与所述加载液压缸连接，通过所述主控制器给加载伺服阀施加控制信号对所述被试动压反馈伺服阀进行加载； 所述的被试动压反馈伺服阀，其A、B腔分别通过所述截止阀C、D与加载液压缸连接;其负载两腔分别连接压力传感器I和压力传感器2，用于测量负载压差变化;其反馈两腔分别连接所述压力传感器3和压力传感器4，用于测量反馈压差变化； 所述的加载液压缸，包括活塞杆，在所述活塞杆的两端分别安装一个位移传感器和一个速度传感器，位移传感器和速度传感器连接所述主控制器； 所述的主控制器，和所述加载伺服阀连接，按照测试软件的指令，向所述加载伺服阀发出幅值和频率受控的加载信号，采集所述位移传感器、压力传感器和速度传感器的输出信号，对所述输出信号进行数据处理，获取所述伺服阀的动压反馈效应频率特性。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括: 数据采集卡，与所述压力传感器、位移传感器、速度传感器和主控制器进行连接，采集所述压力传感器、位移传感器和速度传感器的输出信号，与所述主控制器进行各种传感器信号的数据传送，实现对位置和负载压差的闭环控制。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的系统包括多个截止阀，通过接通或断开系统中的截止阀，实现不同测试试验项目间的切换。4.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述的压力传感器，用于测量被试动压反馈伺服阀负载两端的压差和动压反馈回路两端的压差； 所述的位移传感器，用于对所述加载动态缸实施位置闭环控制，使所述活塞杆保持在中位附近； 所述的速度传感器，用于测量被试动压反馈伺服阀的负载流量。5.—种伺服阀的动压反馈效应频率特性的试验方法，应用于权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，包括: 将加载液压缸的活塞杆左右两端分别安装一个位移传感器和一个速度传感器，将加载伺服阀的A、B腔分别通过截止阀A、B与所述加载液压缸连接，将被试动压反馈伺服阀的A、B腔分别通过截止阀C、D与所述加载液压缸连接、负载两腔分别连接压力传感器I和压力传感器2、反馈两腔分别连接压力传感器3和压力传感器4;将主控制器和所述加载伺服阀、位移传感器、速度传感器连接； 所述主控制器给所述加载伺服阀施加控制信号，调节所述加载伺服阀的输入正弦波电流幅值大小，使所述被试动压反馈伺服阀的负载压差保持规定幅值;所述主控制器采集所述位移传感器、压力传感器和速度传感器的输出信号，对所述输出信号进行数据处理，获取所述伺服阀的动压反馈效应频率特性。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括: 将数据采集卡与所述压力传感器、位移传感器、速度传感器和主控制器进行连接，所述数据采集卡采集所述压力传感器、位移传感器和速度传感器的输出信号，与所述主控制器进行各种传感器信号的数据传送； 所述压力传感器I和压力传感器2测量所述被试动压反馈伺服阀的负载压差变化，所述压力传感器3和压力传感器4测量所述被试动压反馈伺服阀的反馈压差变化。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的位移传感器对所述加载动态缸实施位置闭环控制，使所述活塞杆保持在中位附近;所述的速度传感器测量被试动压反馈伺服阀的负载流量。8.根据权利要求5或6或7所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括: 静态测试时，打开相应的截止阀，主控制器对加载伺服阀施加控制，利用位移传感器和低通滤波器对加载液压缸实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近，被试动压反馈伺服阀处于零位状态便于建立负载压差;再关闭所述相应的截止阀，利用主控制器对加载伺服阀施加控制信号，使被试动压反馈伺服阀负载两腔的压差幅值达到相关规范要求。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括: 动态测试时，利用低通滤波器的作用打破位置闭环，被试动压反馈伺服阀感受负载压差的变化而产生负载输出流量，引起活塞的往复运动，利用速度传感器的输出幅值反映负载输出流量的大小； 从0.1Hz开始以步长为0.1Hz在相关规范规定的频率范围内进行扫频测试，用主控制器采集压力传感器和速度传感器的输出信号并进行后处理，得到被试动压反馈伺服阀的动压反馈效应频率特性曲线，解析所述动压反馈效应频率特性曲线得到动压反馈起始频率ω q、动压反馈起始分贝Lq、动压反馈峰值分贝Lf、动压反馈饱和频率ω f、动压反馈时间常数τ。
【文档编号】F15B19/00GK106089857SQ201610446419
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】董立静, 李长春, 延皓, 刘沁, 黄静
【申请人】北京交通大学