TC-GY04T型智能電液比例伺服測控實驗設(shè)備
TC-GY04T型智能電液比例伺服測控實驗設(shè)備是根據(jù)部分高校和科研機構(gòu)客戶的特殊需求，按照標準《電液伺服閥試驗方法》、《電液比例閥試驗方法》高等院校電液比例伺服系統(tǒng)有關(guān)實驗規(guī)范要求設(shè)計而成?？梢詫崿F(xiàn)對液壓傳動控制中的電液伺服控制系統(tǒng)的實驗教學(xué)及研究。針對研究液壓伺服控制系統(tǒng)特性而開發(fā)的實驗測試設(shè)備。可以滿足高等院校的實驗教學(xué)及科研開發(fā)要求。并可以根據(jù)現(xiàn)場的實際需要經(jīng)升級后增加新的實驗項目，具有良好的可擴展性。
一、實驗內(nèi)容：
掌握實驗的基本技能，進一步了解機電一體化技術(shù)及計算機輔助測試即CAT技術(shù)的應(yīng)用，提高學(xué)生測試技能和動手能力。了解電液伺服閥的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，并掌握其性能測試的實驗分析方法。了解電液伺服閥控液壓缸系統(tǒng)(開環(huán)、閉環(huán))在正弦輸入和階躍輸入時的響應(yīng)特性,加深對反饋控制的理解。了解常規(guī)液壓閥的性能、典型液壓控制回路等。
二、實驗設(shè)備特點
1. 系統(tǒng)全部采用標準的工業(yè)用液壓元件，使用安全可靠，真正工業(yè)化。所有液壓閥均應(yīng)采用國際先進的力士樂技術(shù)液壓元件，性能參數(shù)應(yīng)完全符合工業(yè)應(yīng)用標準；
2. 具有多樣化的實驗控制方式。實驗回路具有機械控制、傳統(tǒng)的繼電器控制、先進的PLC自動控制等多種控制技術(shù)，能讓實驗者、多層次的深入了解液壓系統(tǒng)的控制多樣化，以鍛煉學(xué)生的靈活應(yīng)用能力；
3. 實驗設(shè)備具有很好的擴展性能。實驗設(shè)備中的元器件采用標準化轉(zhuǎn)換接頭，其配置方案可根據(jù)具體的實驗要求進行選配，即實驗臺具有很好的增減兼容性；
4. 可編程控制器（PLC）能與PC機通訊。系統(tǒng)具有自動化控制、在線編程監(jiān)控及故障檢測功能，能運用PC機與PLC對液壓控制系統(tǒng)進行深入的二次開發(fā)；
5.有豐富的教學(xué)仿真軟件。能對常用的典型液壓回路進行仿真/監(jiān)控，并能在監(jiān)控屏幕上以圖片顏色區(qū)分或文字形式，直觀清晰地顯示出每一個閥心的動作、流體流向、壓力、執(zhí)行元件動作情況。
6. 配備先進的高精度測量儀器，如高穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)測量儀器等；
7. 具有穩(wěn)定可靠的液壓供油系統(tǒng)。液壓油泵的運行噪聲達到允許的標準限，液壓供油系統(tǒng)安全可靠；
8. 整個實驗臺具有高的安全性。實驗臺設(shè)計符合安全標準，所有電氣控制均有接地保護、過載保護、短路保護、漏電保護、缺相及相序保護裝置等功能，具有較高的安全使用性能。
三、實驗設(shè)備（裝置）組成部份
實驗設(shè)備(裝置)包括：實驗工作臺、液壓元件、電氣控制單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等幾部分。
1. 實驗工作臺
實驗工作臺采用平臺式鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，配集油槽，表面噴塑，結(jié)構(gòu)牢固可靠，外觀美觀元件安裝方式采用“T”型槽口方式，便于液壓閥安裝，并備有螺絲固定；液壓油路應(yīng)采用帶開閉式快換接頭的高壓油管，能方便地隨意地按照實驗原理圖搭接實驗回路。液壓缸放置方式為平臺面固定安裝結(jié)構(gòu)，便于實驗雙杠對頂。
工作臺尺寸：1800mm×800mm×1100mm；
泵站尺寸：1200x600x300mm，公稱容積120L；附有液位、油溫指示計，濾油器等。
2、液壓泵站
系統(tǒng)額定工作壓力：6.3Mpa。（可至7Mpa）
?。?）電機—泵裝置（2臺）
定量葉片泵-電機1臺：
定量葉片泵：公稱排量10mL/r，容積效率90%；
電機：三相交流電壓，功率2.20KW，轉(zhuǎn)速1450r/min；
定量葉片泵-電機1臺：
泵：高壓葉片泵，公稱排量10mL/r，壓力7Mpa
電機：三相交流電壓，功率3.0KW，轉(zhuǎn)速1450 r/min；
?。?）冷卻器：1臺。
壓力：1.4Mpa；流量：60L/min；功率：65W；電源：220V；
3. 液壓元件
以力士樂制造技術(shù)的液壓閥元件為主，配置詳見配置清單。
油路搭接采用開閉式快換接頭，拆接方便，不漏油。
1）液壓元件制作成模塊化結(jié)構(gòu)，液壓模塊能夠被方便、牢固地安裝到實驗面板上。同時模塊與模塊之間采用帶有可插撥式快速接頭的油管進行堅實、密封的連接，這樣可方便地搭接各種液壓回路。
2）采用液壓元件模塊化，有利于液壓實驗項目的擴展和項目的研發(fā)（只需增加幾個相應(yīng)的液壓模塊就可）。不采用固定板式結(jié)構(gòu)。
3）模塊的制作材料除液壓元件及接頭外，其它采用輕質(zhì)、堅固、耐用的金屬材料（鋁合金型材和工程塑料），減輕液壓模塊本身重量，方便模塊的安裝、拆接。
4）配套液壓模塊存儲柜，學(xué)員或老師可方便地取出和保管這些液壓模塊。大大方便實驗室的管理。
5）液壓元件采用標準工業(yè)元件，以北京華德液壓元件為主（采用力士樂技術(shù)），每個液壓元件均配有油路過渡底板，可方便、隨意地將液壓元件安放在實驗面板（鋁合金型材）上。
伺服執(zhí)行機構(gòu)：電液伺服閥，額定壓力10Mpa，流量15L/min；雙作用液壓伺服缸，額定壓力14MPa，行程200mm，出力200kg；裝有位移傳感器和力傳感器，位移傳感器，量程200mm，精度0.5%，力傳感器，量程200kg，精度0.5%；壓力傳感器，4只，量程10Mpa，精度0.5%。
閥驅(qū)動器：與電液伺服閥配套。
伺服控制器：PID控制算法，兩通道AO，4通道AI。
4.電氣測控單元
(1)可編程序控制器(PLC)---日本三菱PLC，F(xiàn)X3SA-20MR，I/O口20點，繼電器輸出形式，電源電壓：AC 220V/50Hz，控制電壓為DC24V；
(2)繼電器控制單元---繼電器控制設(shè)置手控、自動兩總控制方式，控制電壓為DC24V，使用安全可靠；
(3)強電控制---實驗臺強電控制部分隱藏于電氣控制柜中，電路應(yīng)設(shè)有過載保護、短路保護、接地保護等功能，使用安全可靠；
(4)控制電路---所有控制電路均為DC24V控制，且控制直流電源自帶短路保護，外部連接控制導(dǎo)線均為高絕緣保護的連接導(dǎo)線。
5.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
（1）測試用傳感變送器
1）壓力傳感變送器精度等級：0.2級量程：0-25Mpa4只；
2）渦輪式流量傳感器精度等級：0.5級量程：0-10L/min1只；
3）功率變送器精度等級：0.5級量程：0-5KW1只；
4）溫度傳感變送器精度等級：0.5級量程：-10-150攝氏度1套；
5）位移傳感變送器精度等級：0.2級量程：0-200mm1套。
6）力傳感變送器精度等級：0.2級量程：0-5000N1套。
（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用的是凌華12位精度、16通道的AD輸入,2通道DA輸出，作為數(shù)據(jù)采集板卡；配置的傳感器都是精度等級在0.5級以上的高精度傳感器（壓力傳感變送器、渦輪式流量傳感器、溫度變送器、位移傳感器變送器、功率變送器等），各傳感變送器都帶標準信號輸出，傳感器外部連接電纜均使用屏蔽效果良好的專用電纜，保證了數(shù)據(jù)采集的精度。數(shù)據(jù)采集軟件對這一系列傳感器的輸出信號進行數(shù)據(jù)采集，并實時描繪相關(guān)的曲線，生成實時數(shù)據(jù)報表，繪制任意XY軸的動態(tài)曲線，并且有曲線打印功能，數(shù)據(jù)報表保存打印功能，各個傳感器參數(shù)設(shè)置功能等等。實現(xiàn)計算機智能數(shù)據(jù)采集、分析、處理、數(shù)字顯示、曲線自動生成及實時監(jiān)控等功能，符合未來液壓控制的發(fā)展趨勢。
（3）主流品牌計算機：雙核CPU，內(nèi)存4G，硬盤500G，19寸液晶顯示器
四、實驗臺應(yīng)完成的主要實驗項目
一）常用液壓元件的性能測試
1) 液壓泵的特性測試
2) 液壓缸特性測試
3) 溢流閥的特性測試
4) 節(jié)流閥速度負載特性測試
5) 調(diào)速閥的特性測試
6) 減壓閥的特性測試
7) 三位四通換向閥特性測試
二）液壓系統(tǒng)回路實驗：
1）壓力控制回路：
1．溢流閥調(diào)壓回路；
2．溢流閥單級遠程調(diào)壓回路；
3．多級溢流閥調(diào)壓回路；
2）減壓回路：
1．減壓回路；
3）卸荷回路：
1．M型三位四通電磁換向閥中位機能泄壓回路；
2．二位三通電磁換向閥卸荷回路；
3．采用先導(dǎo)式溢流閥的卸荷回路。
4）卸壓回路：
1．節(jié)流閥卸壓回路；
2．溢流閥閥卸壓回；
3．用順序閥的卸壓回路。
5）速度調(diào)節(jié)控制回路：
1．采用節(jié)流閥的進油節(jié)流調(diào)速回路；
2．采用節(jié)流閥的回油節(jié)流調(diào)速回路；
3．采用節(jié)流閥的旁路節(jié)流調(diào)速回路；
4．采用調(diào)速閥的進油節(jié)流調(diào)速回路；
5．采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路；
6．采用調(diào)速閥的旁路節(jié)流調(diào)速回路；
7．用變量泵和液壓缸組成的容積調(diào)速回路；
8．調(diào)速閥并聯(lián)的二次進給回路；
9．調(diào)速閥串聯(lián)的二次進給回路；
10．差動連接增速回路；
6）同步回路：
1．節(jié)流閥控制的同步回路；
2．調(diào)速閥控制的同步回路。
7）方向控制回路：
1．換向閥控制換向回路；
2．順序閥控制的順序動作回路；
3．行程開關(guān)控制的順序工作回路；
4．壓力繼電器控制的順序動作回路
8）鎖緊回路：
1．換向閥閉鎖回路；
2．單向閥的鎖緊回路；
3．用液控單向閥的鎖緊回路；
4．用雙液控單向閥的鎖緊回路。
9）順序回路：
1．采用順序閥的順序動作回路；
2．采用電氣行程開關(guān)的順序動作回路；
3．采用壓力繼電器的順序動作回路。
10）平衡回路：
1．采用順序閥的平衡回路；
2．采用液控單向閥的平衡回路；
3．采用單向調(diào)速閥的平衡回路；
4．采用單向節(jié)流閥的平衡回路；
11）緩沖回路：
1．采用溢流閥的緩沖回路；
2．用調(diào)速閥的緩沖回路；
3．用節(jié)流閥的緩沖回路；
三）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗：可進行實驗數(shù)據(jù)采集、分析、處理、即時顯示、實驗曲線自動生成等功能實驗。
四）學(xué)生自行設(shè)計、組裝的擴展性液壓回路實驗
五）液壓系統(tǒng)設(shè)計實驗
六）電液比例伺服液壓測控實驗：
1、比例閥的性能測試：
1) 比例溢流閥的控制特性測試；
2) 比例溢流閥的負載特性測試；
3) 比例溢流閥的動態(tài)特性測試；
4) 比例調(diào)速閥的控制特性測試；
5) 比例調(diào)速閥的節(jié)流特性測試；
6) 比例調(diào)速閥動態(tài)特性測試。
2、液壓比例系統(tǒng)控制相關(guān)實驗：
1)電磁比例溢流閥的穩(wěn)壓控制回路實驗；
2)電磁比例溢流閥壓力控制系統(tǒng)；
3)電磁比例方向閥的換向回路；
4)電磁比例調(diào)速閥的調(diào)速控制回路；
5)比例調(diào)速控制系統(tǒng)的液壓馬達速度控制實驗；
6)比例系統(tǒng)的簡單液壓閉環(huán)控制實驗等
3、計算機控制電液比例位置系統(tǒng)的設(shè)計性實驗
1）計算機在電液比例壓力控制系統(tǒng)的作用；
2）系統(tǒng)動態(tài)分析原理和時域參數(shù)的測試方法；
3）數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響；
4）電液比例速度控制系統(tǒng)的性能實驗；
5）常用PID控制器類型和算法；
6）數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)
4、伺服閥的性能測試
1）電液伺服閥靜態(tài)特性試驗：空載流量與輸入電流、壓力增益、流量飽和、內(nèi)泄漏、零點分辨率、零飄等。
2）電液伺服閥動態(tài)特性試驗：頻率響應(yīng)（幅頻特性和相頻特性）、瞬態(tài)響應(yīng)等。
3）電液伺服力控制系統(tǒng)動態(tài)性能實驗（閥控缸）：
?。?）頻率響應(yīng)特性（系統(tǒng)伯德圖-對數(shù)幅頻特性和相頻特性）；
?。?）階躍響應(yīng)特性（上升時間、峰值時間、調(diào)整時間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等）；
?。?）系統(tǒng)參數(shù)改變對動態(tài)性能影響。
4）電液伺服位置控制系統(tǒng)動態(tài)性能實驗（閥控缸）：
?。?）頻率響應(yīng)特性（系統(tǒng)伯德圖-對數(shù)幅頻特性和相頻特性）；
?。?）階躍響應(yīng)特性（上升時間、峰值時間、調(diào)整時間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等）；
?。?）系統(tǒng)參數(shù)改變對動態(tài)性能影響。
?。?）經(jīng)典數(shù)字PID 控制實驗：PID 控制參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)特性影響、PID 控制器的結(jié)構(gòu)組合形式、積分分離PID控制器。
?。?）狀態(tài)反饋控制器實驗：狀態(tài)反饋控制器的結(jié)構(gòu)的反饋系數(shù)設(shè)計、系統(tǒng)動態(tài)特性等。
?。?）智能PID 控制器實驗：自適應(yīng)PID 控制器結(jié)構(gòu)、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)動態(tài)特性等。
