液压缸综合性能测试台测控系统的研究与设计

摘要

液压缸综合性能测试台是检测液压缸产品综合性能的主要设备。随着制造工业与液压行业的不断发展，对液压缸产品性能的要求越来越高，对液压缸综合性能测试台的自动化需求也越来越强烈。液压缸综合性能测试台可以实现液压缸产品性能测试的自动化、智能化，提高测试精度与产品质量。为满足企业对液压缸产品测试的可靠性与自动化需求，本文对全自动液压缸综合性能测试台的测控系统进行了研究与设计。
　　液压缸综合性能测试台测控系统包括液压控制系统、电气控制系统与数据采集系统。本文首先分析了液压缸综合性能测试台的组织结构与工作原理，给出了液压缸综合性能测试台的总体设计方案;基于PLC与触摸屏的测试台液压缸运动控制系统实现了测试台的自动化控制，同时，基于PCI采集卡与LabVIEW的数据采集系统实现了测试台液压缸运行位移、压力、温度等参数的高速数据采集;此外，为解决测试台被动式加载产生的多余力与动态响应慢等问题，建立了液压缸测试台控制系统的数学模型，利用MATLAB仿真软件对测试台控制系统进行优化，并采用基于结构不变性原理的前馈补偿器对多余力进行消除。最后，设计了控制系统与数据采集系统的软件与控制面板，并对控制系统与数据采集系统进行了现场模拟测试，测试结果表明系统设计合理。
　　研究设计的液压缸综合性能测试台测控系统，实现了液压缸产品性能测试的自动化，提高了液压缸产品的质量。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 相关领域的国内外研究发展现状

1．2．1 国外研究发展现状

1．2．2 国内研究发展现状

1．3 课题来源和研究内容

1．4 论文的组织结构

2 液压缸测试台总体方案设计

2．1 系统需求分析

2．1．1 评价液压缸产品性能的主要因素

2．1．2 性能需求

2．1．3 功能需求

2．1．4 信息需求

2．1．5 经济指标

2．2 液压缸测试台的结构组成

2．3 液压缸测试台工作原理

2．4 测控系统的总体方案设计

2．4．1 系统总体结构设计

2．4．2 控制系统方案设计

2．4．3 数据采集系统方案设计

2．5 本章小结

3 液压缸测试台控制系统设计

3．1 液压控制系统设计

3．1．1 液压系统基本设计思路

3．1．2 液压控制系统原理

3．1．3 液压系统关键部件选型

3．1．4 电液比例控制系统设计

3．2 电气控制系统硬件设计

3．2．1 硬件系统供电电路设计

3．2．2 弱电控制系统

3．3 试验过程控制软件设计

3．3．1 总体程序设计

3．4 测控系统抗干扰处理

3．3．1 电磁干扰信号的产生

3．3．2 控制系统硬件的抗干扰措施

3．4 本章小结

4 液压缸测试台控制特性分析

4．1 液压缸测试台电液比例控制系统建模

4．1．1 加载系统数学模型的建立

4．1．2 加载系统动力学元件传递函数简化

4．1．3 加载系统其他元件数学模型

4．1．4 加载系统传递函数

4．2 液压缸测试台位置系统数学模型的建立

4．2．1 位置系统数学模型

4．2．3 位置系统传递函数的简化

4．3 液压缸测试台加载系统与位置系统联合模型建立

4．4 液压缸测试台联合控制系统动态特性仿真分析

4．4．1 液压缸试验台主要参数选择

4．4．2 液压缸测试台加载系统仿真分析

4．4．3 液压缸测试台加载系统性能调节

4．4．4 液压缸测试台加载系统模糊PID控制策略

4．5 本章小结

5 液压缸测试台计算机数据采集系统设计

5．1 虚拟仪器概述

5．1．1 虚拟仪器的构成

5．1．2 虚拟仪器的特点

5．1．3 虚拟仪器软件开发平台

5．2 数据采集系统硬件结构

5．2．1 数据采集系统硬件组成

5．2．2 PCI总线数据采集技术

5．2．3 PCI数据采集卡的选择

5．2．4 传感器的选型

5．3 数据采集系统软件设计

5．3．1 数据采集系统各模块软件设计

5．3．2 数据采集系统软件界面设计

5．4 本章小结

6 系统调试和运行评价

6．1 关键模块功能测试

6．1．1 主控PLC程序仿真测试

6．1．2 MCGS触摸屏功能测试

6．1．3 拉压力传感器性能测试

6．2 现场模拟测试

6．2．1 位置系统被试缸位移测试

6．2．2 加载系统加载力测试

6．2．3 液压缸测试台被试缸数据采集测试

6．2．4 液压缸性能试验程序模拟测试

6．3 本章小结

7 总结和展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

附录