赵忠银,南昌理工学院(Nanchang Institute of Technology, Jiangxi, China)高校实验师,发表了一篇题为《智能控制技术在液压测试系统中的应用》(Application of Intelligent Control Technology in Hydraulic Testing Systems)的学术论文,刊载于《电子技术》第52卷第9期(2023年9月)。文中阐述了液压测试系统中拖动及调速系统设计的研究背景、技术细节,以及相关的软件和加载系统设计,并从性能和优化角度分析了多种技术方案的应用。以下为论文的详细内容总结和分析:
液压测试系统在液压技术领域具有重要意义,其核心在于液压泵性能的测试和优化。液压技术是机械工程、电气工程和液压系统结合的复杂产物。在实际运行中,液压元件对液压系统性能、稳定性和寿命具有直接且深远的影响。然而,计算机智能控制手段的引入为液压测试的发展提供了新契机。本文的研究目标是通过智能控制技术和优化的调速、加载系统设计,实现液压泵性能测试技术的升级,为液压系统的智能化和数字化提供新的解决方案。
液压测试系统的重要组成部分是拖动系统和调速系统,作者对此进行了深入探讨。
液压泵性能测试系统依赖拖动系统提供持续动力。正如文中所述,目前我国主流的拖动系统为可控硅直流调速系统,尽管此类系统能满足中高压泵系统的使用要求,但其高占地面积、高成本和高能耗限制了其进一步推广。而交流变频调速技术凭借其高效性逐渐成为研究热点。作者指出,交流变频调速系统相较传统拖动系统在占地和成本上具有显著优势。例如,采用ABB公司的ACS607-0170-3ACS600系列变频器或日本富士电机的FRN132P11S-4CX大功率变频器可以为液压测试系统提供稳定可靠的方案。尤其是富士变频器,其低噪音、优秀性价比,以及便捷操作性使其成为本文控制系统的重点推荐。
调速系统是拖动系统的关键组成部分。作者强调了变频装置的重要性,指出在选择变频器时需综合考量价格、性能和适用场合。例如,富士电机的变频器能够满足一般工业应用需求,如风机、泵以及传送设备等。这种分析表明,优化的调速系统设计不仅降低了成本,还增加了操作的效率和精确度。
论文详细分析了液压测试系统的加载方式和软件设计,这两部分共同影响液压泵性能测试的整体性能。
加载系统是液压泵性能测试中的核心结构。文中提及了以下三种加载方式:
节流加载
优点是结构简单,无泄漏问题,但对加载阀性能要求高,且受温度影响大。
溢流加载
优点是控制性能良好,但会因为压力过大而产生压力脉动问题,对被试液压泵造成不利影响。
比例加载与步进式数字控制
作者尝试在节流加载和溢流加载的基础上结合所长,提出了比例加载方案。这种方案实现了自动控制,但其精确度不足,因此加入了反馈装置,但这也导致系统复杂性增高。为优化这一问题,作者进一步提出利用步进式数字溢流阀加载系统。通过步进电机驱动偏心轮与顶杠运动,改变溢流压力和弹簧压缩量,实现了精确自动化控制。
此外,开环控制被视为另一种优化策略,其具有高精度、低功耗和简单结构的优势。
作者将自动控制系统划分为以下六大模块: 1. 初始化模块 2. 菜单模块 3. 测控与实时显示模块 4. 数据采集及处理软件模块 5. 执行元件驱动模块 6. 文件管理模块
论文提出,测控和实时显示是控制系统的核心部分,涵盖A/D采样、数据处理、曲线显示等具体功能。作者还提出在代码编写过程中采用Visual Basic语言用于软件开发,并结合C语言和汇编语言用于动态链接库的实现,以提高运行效率。在文中还附有主程序和静态测试程序的框图,进一步说明了系统设计的细节。
本文研究的技术特点和优势如下: 1. 交流变频调速技术
优势在于高效节能、噪音低、系统操作简便,尤其对于大功率需求的液压场景具有明显的实用价值。
步进式数字控制加载系统
实现了对节流和溢流加载方式的融合,利用数字脉冲驱动实现自动控制,减少了误差。
模块化的软件设计
可扩展性强,通过划分功能模块提升了系统运行的可靠性和操作性。
本文从理论和实践两方面推进了液压测试系统的优化,为液压系统的数字化、智能化发展提供了新的解决方案。在应用层面,交流变频技术和智能化加载系统的结合为无需高能耗,却要求精确控制的工业场景提供了指导性建议。从技术层面,步进式数字控制系统的提出融合了多种加载方法的优势,并在一定程度上缓解了现有测试系统精度和效率的矛盾。
本文全面分析了液压测试系统的发展现状及亟待解决的问题,通过介绍交流变频调速技术以及加载系统的优化设计,展示了液压泵性能测试技术在智能控制领域的最新研究进展。这不仅为液压系统的设计者和研究者提供了具有实践指导价值的解决方案,同时还拓展了智能控制技术在液压领域的应用范围。