專利名稱：液壓調(diào)速器通用試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為液壓調(diào)速器通用試驗臺，適用于柴油機調(diào)速系統(tǒng)中液壓調(diào)速器的檢測、整定、故障分析排除及修理。
技術(shù)背景目前最先進的液壓調(diào)速器試驗臺由美國Woodword公司制造，其組成包括可正反轉(zhuǎn)可調(diào)速的直流電機，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器和數(shù)字轉(zhuǎn)速表，小型位移傳感器，油箱、油泵，加熱裝置等。然而，Woodward公司調(diào)速器試驗臺不帶計算機系統(tǒng)，其反饋調(diào)試功能及柴油機模型都依賴硬件電路實現(xiàn)，靈活性不夠，缺乏足夠的模型修正和功能擴展能力； 調(diào)試參數(shù)只能從機械式顯示儀表和數(shù)碼管上觀察，調(diào)試手段多為手動，缺乏必要的性能分析能力；調(diào)試規(guī)范不公開，且只針對Woodword生產(chǎn)的調(diào)速器
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有液壓調(diào)速器通用試驗臺存在的不足，本發(fā)明提供一種利用硬件在環(huán)仿真技術(shù)的液壓調(diào)速器通用試驗臺，該試驗臺通過適配器可調(diào)試多種液壓調(diào)速器，可進行液壓調(diào)速器開環(huán)和閉環(huán)測試，并以友好的專家界面幫助操作人員按程序完成調(diào)速器的調(diào)試工作。該試驗臺能對調(diào)速器轉(zhuǎn)速、調(diào)速器輸出位移及溫度、壓力等參數(shù)進行準確測量，并實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的存取和回放。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在調(diào)速器實時仿真系統(tǒng)中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性柴油機數(shù)學模型模擬柴油機運行，在建立的柴油機模型中加入干擾(如扭振、發(fā)火間隙等)，用來考核調(diào)速器在干擾環(huán)境中的穩(wěn)定性。為提高實時性，系統(tǒng)采用主副機結(jié)構(gòu)。主機運行非實時程序如專家引導系統(tǒng)、調(diào)速曲線及特性參數(shù)的提取顯示等。而實時目標機用于實時運行柴油機模型。目標機采用PXI實時硬件，其循環(huán)控制時間波動可達 μ s級，具有很強的運行確定性。系統(tǒng)模型下載到實時操作系統(tǒng)中，具有獨立的測控及仿真運算過程，不受上位機的干擾，可保證在環(huán)模擬過程與柴油機實際調(diào)速過程一致。主機通過軟件調(diào)用訪問實時目標機的實時程序，通訊采用百兆TCP/IP Ethernet，保證主機與目標機交互的快速性。利用調(diào)速電機帶動調(diào)速器轉(zhuǎn)動，調(diào)速電機采用全數(shù)字永磁同步交流伺服電機，轉(zhuǎn)動慣量小，快速響應(yīng)性好，在快速加減速時能提供很高的沖擊轉(zhuǎn)矩，能提供精確的速度控制，能以高準確度跟隨柴油機模型計算出的轉(zhuǎn)速指令變化，復現(xiàn)模型的速度特性。其自帶的旋轉(zhuǎn)編碼器可用于高精度的轉(zhuǎn)速測量，無需另裝轉(zhuǎn)速測量裝置。同時避免了直流電機的電刷易磨損的固有缺陷，能免維護長時間運行。利用計算機系統(tǒng)，進行不同負荷條件下的加載和減載試驗，并自動從測試數(shù)據(jù)中計算提取瞬時調(diào)速率、穩(wěn)定時間、穩(wěn)態(tài)調(diào)速率及轉(zhuǎn)速波動率等調(diào)速特性參數(shù)，同時動態(tài)顯示調(diào)速曲線，從而提供了必要的液壓調(diào)速器的性能分析能力和手段。通過對比待測試的調(diào)速器和標準調(diào)速器的調(diào)速特性參數(shù)和調(diào)速曲線運行特征，可判斷調(diào)速器工作狀態(tài)，分析調(diào)速器故障，完成裝機前的整定工作。圖形化功能界面提示操作規(guī)范和調(diào)試標準，引導操作人員正確完成調(diào)試過程。程序引導將體現(xiàn)調(diào)速器出廠測試的全部內(nèi)容，包括調(diào)速器安裝、磨合試驗、常規(guī)檢查及泄漏檢查、最低最高轉(zhuǎn)速整定、調(diào)速器工作油壓測試、靜態(tài)加載及調(diào)速器輸出轉(zhuǎn)角測定、瞬時調(diào)速率及轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時間測試、穩(wěn)態(tài)調(diào)速率測試、轉(zhuǎn)速波動率測試等。同時可進行數(shù)據(jù)存儲和報表生成，且功能擴展靈活。
本發(fā)明的有益效果是本試驗臺采用了調(diào)速器連接適配器，可以測試多種型號的液壓調(diào)速器，提高了試驗臺的通用性；采用主副機結(jié)構(gòu)形式的液壓調(diào)速器硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)既提高了系統(tǒng)仿真的實時性，又可進行液壓調(diào)速器的閉環(huán)和開環(huán)測試；全數(shù)字永磁同步交流伺服電機，轉(zhuǎn)動慣量小，快速響應(yīng)性好，在快速加減速時能提供很高的沖擊轉(zhuǎn)矩，能提供精確的速度控制，能以高準確度跟隨柴油機模型計算出的轉(zhuǎn)速指令變化，復現(xiàn)模型的速度特性；圖形化功能界面提示操作規(guī)范和調(diào)試標準，引導操作人員正確完成調(diào)試過程。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1所示是液壓調(diào)速器通用試驗臺示意圖。
具體實施方式
調(diào)速器通用實驗臺主要由計算機仿真控制系統(tǒng)和調(diào)速器試驗臺兩部分組成。試驗臺架包括安裝平臺、調(diào)速電機以及液壓油加熱及供給系統(tǒng)等。被調(diào)試的液壓調(diào)速器安裝在試驗臺上部，利用安裝平臺上的條形槽、壓板及螺栓予以固定。調(diào)速電機以前端固定方式垂直懸掛安裝在安裝平臺的下部，通過電機聯(lián)軸器和調(diào)速器驅(qū)動適配器帶動調(diào)速器旋轉(zhuǎn)，并模擬柴油機轉(zhuǎn)速變化。計算機仿真控制系統(tǒng)由仿真計算機、信號采集板、 調(diào)速電機控制器等組成。在仿真過程中，通過對柴油機數(shù)學模型的實時計算，獲得相應(yīng)工況的轉(zhuǎn)速數(shù)值，該轉(zhuǎn)速值經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成控制電壓，送至調(diào)速電機控制器改變調(diào)速電機轉(zhuǎn)速，從而使液壓調(diào)速器轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，液壓調(diào)速器輸出軸轉(zhuǎn)動角隨之變化。利用拉繩式位移傳感器將其變換成柴油機噴油泵齒桿位移反饋給計算機完成在環(huán)仿真。計算機根據(jù)柴油機運行工況和輸入的齒桿位移量計算出新的轉(zhuǎn)速，再次輸往調(diào)速電機。在這個過程中，液壓調(diào)速器對于調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速控制模擬了對真實柴油機的轉(zhuǎn)速控制，從而能實現(xiàn)液壓調(diào)速器的閉環(huán)調(diào)試ο
液壓調(diào)速器試驗臺能以硬件在環(huán)仿真方式實現(xiàn)調(diào)速器的反饋調(diào)試功能，其專家交互界面，能幫助操作人員掌握并熟練操作液壓調(diào)速器調(diào)試檢驗的各個環(huán)節(jié)，從而提供了一個在液壓調(diào)速器裝機前反復檢驗、調(diào)試、整定的便利工具，以快捷恢復調(diào)速器的正常狀態(tài)或出廠狀態(tài)。試驗臺架系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，不僅可實現(xiàn)數(shù)據(jù)測量、計算和顯示，為液壓調(diào)速器試驗調(diào)試提供性能分析基礎(chǔ)，所采用的環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力都非常強的PXI實時硬件，還實現(xiàn)了時間確定性和可靠性都非常高的硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種液壓調(diào)速器通用試驗臺，由計算機仿真控制系統(tǒng)和調(diào)速器試驗臺兩部分組成。 試驗臺架包括安裝平臺、調(diào)速電機等，用于安裝驅(qū)動待調(diào)試的液壓調(diào)速器。計算機仿真控制系統(tǒng)由仿真計算機、信號采集板、調(diào)速電機控制器等組成。利用先進的硬件在環(huán)仿真技術(shù)實現(xiàn)調(diào)速器裝機前的性能檢查與調(diào)整。試驗臺利用計算機計算提取調(diào)速器運行特征參數(shù)，顯示調(diào)速曲線，為準確判定調(diào)速器的工作狀況提供有效手段。建立基于調(diào)速器實驗臺的調(diào)速器試驗規(guī)范，建立專業(yè)的的人機界面，引導操作人員完成調(diào)速器的穩(wěn)、動態(tài)性能及遙控性能檢查，以及故障診斷、修理及調(diào)試工作。
2.按照權(quán)利要求1所述的液壓調(diào)速器通用試驗臺，采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性柴油機模型以及附加的干擾模式，通過測試實際運行數(shù)據(jù)，可針對任意實際柴油機系統(tǒng)建立模型，使調(diào)試過程更接近真實情況。
3.按照權(quán)利要求1所述的液壓調(diào)速器通用試驗臺，采用μs級PXI實時硬件；系統(tǒng)模型下載到實時操作系統(tǒng)中，具有獨立的測控及仿真運算過程；采用全數(shù)字永磁伺服調(diào)速電機， 以高準確度跟隨柴油機模型計算出的轉(zhuǎn)速指令變化，免維護長時間運行。保證系統(tǒng)的確定性和可靠性。
4.按照權(quán)利要求1所述的液壓調(diào)速器通用試驗臺，通過波形峰值探測、最大最小及平均值提取、以及倒置、逆序等計算手段，對測試數(shù)據(jù)波形矩陣進行等處理，從中自動計算提取瞬時調(diào)速率、穩(wěn)定時間、穩(wěn)態(tài)調(diào)速率及轉(zhuǎn)速波動率等調(diào)速特性參數(shù)，同時動態(tài)顯示調(diào)速曲線，提供了必要的液壓調(diào)速器的性能分析能力和手段。
5.按照權(quán)利要求1所述的液壓調(diào)速器通用試驗臺，建立圖形化功能界面提示操作規(guī)范和調(diào)試標準，引導操作人員正確完成調(diào)試過程。
全文摘要
液壓調(diào)速器通用試驗臺具備真實反映柴油機調(diào)速特性的反饋調(diào)試功能，能滿足各種調(diào)速器在不同配機條件下的檢測與調(diào)試；基于計算機系統(tǒng)的實驗臺架，具有強大的數(shù)據(jù)分析和直觀顯示功能，能利用測試結(jié)果迅速判斷調(diào)速器工作狀態(tài)，及時查找液壓調(diào)速器故障原因和排除故障；專業(yè)的人機界面能引導操作人員完成合乎規(guī)范的調(diào)速器檢測、整定及修理工作的全過程；基于實際測試數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學模型，能逼近真實柴油機系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，從而保證在試驗臺上完成調(diào)試的調(diào)速器在實機上能具有最佳的匹配適應(yīng)性。
文檔編號G01M15/00GK102519727SQ201110409410
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者劉振明, 安士杰, 張衛(wèi)東, 歐陽光耀 申請人:劉振明, 安士杰, 歐陽光耀