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汽車(chē)橡膠襯套綜合試驗臺的研究
作者：
時(shí)間：2013-04-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1.系統硬件
系統硬件組成如圖3所示，其中可分為液壓測控系統和伺服電機測控系統兩部分。 
圖3 計算機測控系統硬件組成
（1）液壓測控系統：
液壓測控系統主要由位移傳感器、載荷傳感器、信號放大器ADAM3016、818L數據采集卡、液壓伺服控制卡、高速模擬輸出卡PCI1721、開(kāi)關(guān)量輸入輸出卡PCLD782/785和伺服閥等組成。
（2）伺服電機測控系統：
伺服電機測控系統主要由角位移傳感器、扭矩傳感器、信號放大器ADAM3016、818L數據采集卡、32位四軸步進(jìn)/數字式伺服控制卡MPC-08、開(kāi)關(guān)量輸入輸出卡PCLD782/785和伺服控制器等組成。
2.系統軟件
系統軟件主要包含以下幾個(gè)模塊：系統初始化模塊、傳感器標定及開(kāi)關(guān)量檢測模塊、通道手動(dòng)調試模塊、試驗測試模塊、數據庫查詢(xún)模塊和試驗報告輸出模塊。初始化模塊主要是加載板卡硬件驅動(dòng)程序，設置板卡初始狀態(tài)、試驗參數初始值等。標定模塊主要完成傳感器信號及指令輸出信號的標定，采用多點(diǎn)插值法，有效地解決了信號非線(xiàn)性問(wèn)題。手動(dòng)調試模塊主要是對各試驗通道的初始位置或初始載荷進(jìn)行調節，滿(mǎn)足試件不同初始安裝位置和載荷的需要。試驗測試模塊是整個(gè)測控系統的核心部分，它將用戶(hù)輸入的參數轉化為一系列控制指令，調用相應硬件的訪(fǎng)問(wèn)模塊，驅動(dòng)測試裝置及執行裝置完成相應試驗功能。試驗結束后，可以將試驗結果存儲到數據庫中，在數據庫管理模塊可以查詢(xún)各試驗記錄?？紤]到運行速度、可擴展性及維護性，系統軟件采用VB6.0編寫(xiě)。
（1）DMA高速信號采集
一般情況下，當采集頻率大于信號頻率100倍以上時(shí)采集信號不失真（即信號每波形至少100點(diǎn)）。由于動(dòng)態(tài)剛度試驗加載波形頻率較高（20Hz），普通的軟件觸發(fā)采集方式根本無(wú)法滿(mǎn)足該頻率信號采集的要求。因此，該測控系統采用DMA采集方式，最高采集頻率可以達到40kHz，通過(guò)Timer控件定時(shí)從DMA緩沖區中讀取數據，既滿(mǎn)足了高速信號采集的要求，也保證了各采樣點(diǎn)時(shí)間的一致性。
（2）DMA高速波形輸出
當驅動(dòng)液壓伺服閥的信號波形電壓點(diǎn)數較少時(shí)，液壓缸會(huì )出現爬行或運動(dòng)不平滑現象。由于VB6.0環(huán)境下的最小定時(shí)周期為30ms左右，采用定時(shí)輸出時(shí)每秒最多也只有30多個(gè)點(diǎn)，對于1Hz頻率以上的信號時(shí)就已經(jīng)嚴重失真。因此，該系統采用PCI-1721高速模擬輸出卡，它支持DMA高速輸出功能，最高輸出速率可達到10MHz，每波形輸出1000點(diǎn)時(shí)，完全能輸出100Hz波形信號，足以滿(mǎn)足試驗臺要求。該卡DMA輸出函數可以返回輸出波形的個(gè)數，利用此功能可以計算試驗所需的時(shí)間及剩余時(shí)間，進(jìn)行200h的疲勞試驗考核時(shí)其時(shí)間誤差不大于5s。
（3）指令修正
由于傳感器輸出信號有溫漂，經(jīng)過(guò)一定的使用次數后，其零點(diǎn)也會(huì )發(fā)生變化，此外傳感器供電電壓的波動(dòng)、系統油壓的不同都會(huì )對測控系統測量和控制精度產(chǎn)生影響。為提高系統的控制精度，我們在軟件中對控制指令進(jìn)行了修正。在動(dòng)態(tài)剛度試驗時(shí)，試驗前首先按照設定波形和頻率進(jìn)行一次預加載試驗，根據測量的試驗結果對指令進(jìn)行調整，然后再按照調整后的指令進(jìn)行正式試驗，消除了由于測量系統、控制系統和不同試件剛度差異等因素對控制精度的影響，大大提高了控制精度。在疲勞試驗中，根據傳感器反饋信號與試驗要求信號誤差對指令波形進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)調整，使系統的控制精度小于0.5%。
結束語(yǔ)
系統軟件在WINDOWS 2000系統下基于VB6.0開(kāi)發(fā)，人機交互界面友好，操作簡(jiǎn)單。
傳感器信號采用多點(diǎn)線(xiàn)性標定后，系統測量精度可以保證在0.5%以上。軟件控制在采用指令修正后，控制精度大大提高，在使用100kN載荷傳感器載荷范圍在3kN以上時(shí)均能保證控制誤差在0.5%之內。
試驗臺的應用為橡膠元件國產(chǎn)化提供了必要的試驗數據。該試驗臺通用性好，能滿(mǎn)足多種橡膠彈性元件的性能測試，具有廣泛的市場(chǎng)前景。
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