比例控制器的測(cè)試

比例控制放大器和比例電磁鐵性能優(yōu)劣直接影響比例閥的綜合性能。對(duì)于單個(gè)部件如比例控制放大器和比例電磁鐵都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，組成系統(tǒng)后不一定符合系統(tǒng)的要求，其原因是系統(tǒng)中存在各單元之間的參數(shù)匹配問(wèn)題。

對(duì)比例控制系統(tǒng)綜合性能的測(cè)試，利用系統(tǒng)中各單元的可調(diào)部分，調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，可以使系統(tǒng)達(dá)到最佳匹配。

1．測(cè)試系統(tǒng)

測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是完成比例控制放大器性能測(cè)試，包括輸出/輸出特性、顫振信號(hào)（波形、幅值和頻率）、斜波發(fā)生器性能測(cè)試；比例控制器的匹配測(cè)試（調(diào)試），主要包括電流一力特性、力一位移特性、力一輸入信號(hào)變化階躍響應(yīng)、幅頻特性、初始電流以及輸出范圍調(diào)試等。

系統(tǒng)主要由控制柜、機(jī)械傳動(dòng)（支撐）系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)接盒、PXI系統(tǒng)及其他部分組成。

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)主要為被測(cè)產(chǎn)品提供必要的支撐和相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)，主要包括力傳感器變送器、位移傳感變送器，其中直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為比例控制器提供模擬負(fù)載。

控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)電源控制、信號(hào)發(fā)生與采集、硬件驅(qū)動(dòng)。控制系統(tǒng)是軟件和硬件結(jié)合的樞紐，是PXI系統(tǒng)的一部分。

數(shù)據(jù)采集及顯示部分的功能是把控制信號(hào)、被測(cè)量以及其他輔助測(cè)試參數(shù)，通過(guò)軟件轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到要測(cè)試的結(jié)果。

測(cè)試系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)是LabVIEW7.1。根據(jù)測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試步驟，軟件的結(jié)構(gòu)采用遞進(jìn)式結(jié)構(gòu)，即：主程序?qū)樱河捎脩艚缑婧蜏y(cè)試執(zhí)行部分構(gòu)成；第二層是測(cè)試層，負(fù)責(zé)邏輯關(guān)系的驗(yàn)證及相關(guān)決策的制定；最低層是驅(qū)動(dòng)層，負(fù)責(zé)與儀器、被測(cè)設(shè)備以及其他應(yīng)用程序之間的通信。

軟件的主界面主要由波形圖區(qū)、數(shù)據(jù)顯示器區(qū)、數(shù)據(jù)輸入框、操作按鈕、指示燈等控件組成。

軟件主要功能如下；

(1)數(shù)據(jù)顯示與處理。所采集的有關(guān)數(shù)據(jù)主要用圖和數(shù)字框?qū)崟r(shí)顯示，便于測(cè)試人員觀察數(shù)據(jù)的變化。測(cè)試結(jié)束后，提示測(cè)試人員輸入有關(guān)的參數(shù)，根據(jù)定義得到比例控制器性能的測(cè)試結(jié)果。

(2)數(shù)據(jù)保存與讀取。所測(cè)試的數(shù)據(jù)以LabVIEW提供的格式保存在本地硬盤，需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，選擇相應(yīng)的文件，即可在測(cè)試環(huán)境里再現(xiàn)測(cè)試曲線。

(3)報(bào)告生成。被測(cè)試參數(shù)（曲線）以圖片的格式在MSWORD中顯示，其他測(cè)試信息和結(jié)果也一并導(dǎo)人文檔，便于文檔的保存和管理，具有一定的通用性。

2．測(cè)試系統(tǒng)工作原理

以電流力特性測(cè)試為例，根據(jù)比例電磁鐵的性能，調(diào)整比例控制放大器的可調(diào)整參數(shù)。由直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)往復(fù)移動(dòng)找到比例電磁鐵的工作行程區(qū)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)上電固定不動(dòng)。輸入比例控制放大器控制信號(hào)電壓，由PXI系統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器生成遞增（遞減信號(hào)），由DMM記錄比例電磁鐵的電流（橫坐標(biāo)），AI采集卡記錄力傳感變送器信號(hào)（縱坐標(biāo)），自動(dòng)完成控制信號(hào)從小大小循環(huán)過(guò)程的電流力變化曲線。為了得到該特性的有關(guān)參數(shù)，上述過(guò)程重復(fù)3次，最后得到3組（條）數(shù)據(jù)（曲線）。輸人有關(guān)數(shù)據(jù)處理的參數(shù)，即可得到該比例控制器的滯環(huán)、重復(fù)精度和線性度等測(cè)試結(jié)果。

比例控制器的力、位移特性測(cè)試時(shí)，由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)往復(fù)移動(dòng)作為比例電磁鐵的模擬負(fù)載，自動(dòng)記錄比例控制器的位移變化對(duì)應(yīng)比例電磁鐵力輸出的變化，輸入相應(yīng)初始值，同樣可以計(jì)算出力滯環(huán)等參數(shù)。瞬態(tài)特性的測(cè)試與電流力變化特性測(cè)試類似，只是控制信號(hào)不同。

3．技術(shù)特點(diǎn)

測(cè)試系統(tǒng)可以精確記錄比例控制器參數(shù)變化值，可方便準(zhǔn)確地計(jì)算出有關(guān)結(jié)果，這是傳統(tǒng)比例電磁鐵測(cè)試方法（比如用X-Y記錄儀）所不易完成的。

模擬負(fù)載采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，有利于位置的精確控制，保證負(fù)載的平穩(wěn)性，避免測(cè)試過(guò)程中干擾，有利保證測(cè)試精度。另外，具有凈化測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境，系統(tǒng)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

比例控制器元件制造的個(gè)別差異可以在該測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行初始狀態(tài)調(diào)試，達(dá)到比例控制放大器和比例電磁鐵的最佳匹配，保證比例控制器在一定范圍內(nèi)互換而不影響比例閥的主要特性。在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品階段，對(duì)于電液比例閥性能分析有很大的幫助作用。