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LG-CTY05型電液伺服比例控制專(zhuān)業(yè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)

該液壓專(zhuān)業(yè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)能完成液壓傳動(dòng)課程的設(shè)計(jì)性、創(chuàng)造性、綜合性實(shí)驗(yàn)，了解電液伺服位置控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法，了解電液比例閥/伺服閥的控制特性，掌握控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析原理和時(shí)域參數(shù)的測(cè)試方法，深入理解數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，是液壓學(xué)科中的學(xué)者、專(zhuān)家、工程技術(shù)人員的得力助手。

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、計(jì)算機(jī)控制電液比例位置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
1.1比例閥的性能測(cè)試
1.1.1比例溢流閥的壓力特性
a.比例溢流閥壓力特性測(cè)試裝置
b.比例溢流閥的輸入輸出特性的物理意義和測(cè)試方法
c.比例溢流閥調(diào)壓特性及測(cè)試方法
1.1.2比例溢流閥的動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)
a.比例溢流閥的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試裝置
b.比例溢流閥壓力階躍響應(yīng)特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法
c.比例溢流閥動(dòng)態(tài)特性各參數(shù)物理意義和計(jì)算方法
1.1.3電磁比例方向閥的流量特性實(shí)驗(yàn)
a.電磁比例方向閥流量特性測(cè)試裝置
b.電磁比例方向閥控制器的輸入輸出特性的物理意義和測(cè)試方法
c.電磁比例方向閥的流量特性及測(cè)試方法
1.1.4電磁比例方向閥的動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)
a.電磁比例方向閥的動(dòng)態(tài)特性裝置
b.電磁比例方向閥的流量階躍響應(yīng)特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法
c.電磁比例方向閥的動(dòng)態(tài)特性和參數(shù)物理意義和測(cè)試方法
1.1.5比例調(diào)速閥的流量特性
a.比例調(diào)速閥流量特性測(cè)試裝置
b.比例調(diào)速閥的輸入輸出特性的物理意義和測(cè)試方法
c.比例調(diào)速閥流量特性及測(cè)試方法
1.1.6比例調(diào)速閥的動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)
a.比例調(diào)速閥的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試裝置
b.比例調(diào)速閥壓力階躍響應(yīng)特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法
c.比例調(diào)速閥動(dòng)態(tài)特性各參數(shù)物理意義和計(jì)算方法
1.2比例系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
1.2.1電磁比例力控制系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)（閥控缸）
a.電磁比例力控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計(jì)算機(jī)在電磁比例力控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析原理和時(shí)域參數(shù)的測(cè)試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響
1.2.2電磁比例位置控制系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)（閥控缸）
a.電磁比例位置控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計(jì)算機(jī)在電磁比例位置控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析原理和時(shí)域參數(shù)的測(cè)試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響
1.2.3電磁比例轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)（閥控馬達(dá)）
a.電磁比例轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計(jì)算機(jī)在電磁比例轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析原理和時(shí)域參數(shù)的測(cè)試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響
3、伺服閥的性能測(cè)試（閥控缸）
3.1伺服換向閥的靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)
a.伺服換向閥流量特性測(cè)試裝置
b.伺服換向閥控制器的輸入輸出特性的物理意義和測(cè)試方法
c.伺服換向閥的流量特性及測(cè)試方法
e.伺服換向閥的壓力增益特性的測(cè)試方法
3.2伺服換向閥的動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)
a.伺服換向閥的動(dòng)態(tài)特性裝置
b.伺服換向閥的流量階躍響應(yīng)特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法
c.伺服換向閥的動(dòng)態(tài)特性和參數(shù)物理意義和測(cè)試方法
3.3伺服換向閥的位置控制系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)（閉環(huán)控制）
a.伺服換向閥的位置控制系統(tǒng)的組成、工作原理和校正方法
b.計(jì)算機(jī)在伺服換向閥的位置控制系統(tǒng)的作用
c.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析原理和時(shí)域參數(shù)的測(cè)試方法
d.數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響
二、性能及特點(diǎn)
1、液壓泵站為外置結(jié)構(gòu)，由油箱、柱塞泵、電機(jī)安全閥組、壓力表、冷卻系統(tǒng)過(guò)濾系統(tǒng)、管道、控制球閥以及蓄能器組成。
2、機(jī)架采用冷軋鋼板按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品精制加工，表面噴塑處理，液壓臺(tái)為“L”型平臺(tái)式結(jié)構(gòu)，水平臺(tái)面為鋼板、漏網(wǎng)結(jié)構(gòu)，立式面為顯示部分（精密壓力表，數(shù)顯二次儀表等）；水平臺(tái)面上裝有伺服/比例系統(tǒng)測(cè)試裝置（用于做伺服/比例方向閥的位置、力控制實(shí)驗(yàn)），此伺服/比例系統(tǒng)測(cè)試裝置由高強(qiáng)度槽鋼精制而成，能夠防止臺(tái)面變形以及實(shí)驗(yàn)時(shí)保證*佳穩(wěn)定性。
3、系統(tǒng)采用蓄能器吸震，保證油源脈動(dòng)小于額定壓力2.5%?；赜凸艿来螅到y(tǒng)回油壓力小于額定壓力3%。
4、伺服/比例系統(tǒng)位置、力控制實(shí)驗(yàn)采用缸、模塊、閥集成式結(jié)構(gòu)，以槽鋼為基座，工作油缸與負(fù)載油缸或擋塊（滑輪、砝碼）安裝其上，并可拆卸互換。實(shí)驗(yàn)者可根據(jù)不同負(fù)載形式模擬實(shí)際工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
結(jié)構(gòu)形式如下圖：

1）位置系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)裝置控制測(cè)試原理圖：

實(shí)驗(yàn)原理：
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是位置控制系統(tǒng)，被控物理參數(shù)（即系統(tǒng)輸出）是負(fù)載滑輪位移Xo。計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)給定值（階躍信號(hào)），經(jīng)數(shù)字PID控制器調(diào)節(jié)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)后，產(chǎn)生控制信號(hào)u；由伺服放大器、伺服閥、加載液壓缸等組成的裝置使負(fù)載滑輪產(chǎn)生位移；位移量由光柵位移傳感器動(dòng)態(tài)地檢測(cè)并通過(guò)光柵編碼器采集卡讀入計(jì)算機(jī)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)；控制*終目的是負(fù)載滑輪實(shí)際位移能準(zhǔn)確地、快速地達(dá)到給定值。
該實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)施加的階躍信號(hào)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；計(jì)算位置響應(yīng)的時(shí)域性能指標(biāo)：上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等；檢驗(yàn)數(shù)字PID控制器參數(shù)對(duì)時(shí)域性能指標(biāo)的影響規(guī)律。動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的主要參數(shù)物理意義如下圖所示：

（2）力控制系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)裝置控制測(cè)試原理圖：

實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是力控制系統(tǒng)，被控物理參數(shù)（即系統(tǒng)輸出）是彈性負(fù)載所受的力F。計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)給定值（階躍信號(hào)），經(jīng)數(shù)字PID控制器調(diào)節(jié)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)后，產(chǎn)生控制信號(hào)u；由電液比例控制放大器、比例溢流閥、加載液壓缸、等組成的裝置對(duì)負(fù)載施加相應(yīng)的力；施加力的大小由力傳感器動(dòng)態(tài)地檢測(cè)并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）讀入計(jì)算機(jī)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)；控制*終目的是施加于彈性負(fù)載的實(shí)際力能準(zhǔn)確地、快速地達(dá)到給定值。
該實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)施加的階躍信號(hào)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)（輸出力的）；計(jì)算位置響應(yīng)的時(shí)域性能指標(biāo)：上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等；檢驗(yàn)數(shù)字PID控制器參數(shù)對(duì)時(shí)域性能指標(biāo)的影響規(guī)律。動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的主要參數(shù)物理意義如下圖所示：

6、為了讓學(xué)生更熟悉、準(zhǔn)確掌握常用PID控制器類(lèi)型和算法以及數(shù)字PID控制器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響本公司還開(kāi)發(fā)了一套系統(tǒng)仿真軟件。直接可在課堂操作，無(wú)需連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其設(shè)計(jì)思路與說(shuō)明：系統(tǒng)仿真是用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法。這門(mén)技術(shù)以成功運(yùn)用于控制系統(tǒng)性能分析和實(shí)踐中。
系統(tǒng)仿真步驟：
（1）建立實(shí)際系統(tǒng)（部件和元件）的數(shù)學(xué)模型，即用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述輸入輸出關(guān)系；

（2）建立系統(tǒng)的仿真框圖模型，即用傳遞函數(shù)框圖描述實(shí)際關(guān)系；

（3）系統(tǒng)仿真，即編寫(xiě)仿真程序、正確選擇仿真算法和設(shè)置仿真參數(shù)，并運(yùn)行仿真程序；
（4）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析，反復(fù)調(diào)整系統(tǒng)或控制器參數(shù)，獲得*佳設(shè)計(jì)參數(shù)。

  系統(tǒng)仿真結(jié)果的正確性和精度取決于數(shù)學(xué)模型和仿真參數(shù)。由于液壓系統(tǒng)本身的物理特性的非線(xiàn)性、不確定性、內(nèi)外部因素作用下的變化性等，難以獲得準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，需要大量的實(shí)驗(yàn)。選擇合理的算法和仿真參數(shù)十分重要。這里采用4階定步距Runge-Kutta法。仿真模型包含有線(xiàn)性環(huán)節(jié)和非線(xiàn)性環(huán)節(jié)。
7、電器控制系統(tǒng)為獨(dú)立的柜式控制單元，分為電器控制部分和電器操作部分，電器操作面板上裝有操作按鈕、比例放大器及位二次儀表，電器柜布置安全合理，便于維修。
8、液壓元件均配有油路過(guò)渡模塊，通過(guò)金屬硬管或軟管與執(zhí)行系統(tǒng)連接，保證在額定工作壓力下不漏油。
9、系統(tǒng)冷卻，采用專(zhuān)業(yè)的水冷方式，使系統(tǒng)測(cè)試溫度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)，有效排除油溫過(guò)高影響實(shí)驗(yàn)精度的問(wèn)題。
10、電源模塊帶三相漏電保護(hù)、輸出電壓380V/220V，對(duì)地漏電電流超過(guò)30mA即切斷電源；電氣控制采用直流24V電源，并帶有過(guò)壓保護(hù)，防止誤操作損壞設(shè)備。
11、實(shí)驗(yàn)用液壓元件采用德國(guó)力士樂(lè)系列產(chǎn)品，具有高可靠性，嚴(yán)格按學(xué)校要求配置元器件。
12、實(shí)驗(yàn)臺(tái)配置了完備的各類(lèi)型傳感器，包括壓力傳感器、光柵位移傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、測(cè)速傳感器，以滿(mǎn)足各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)試的需要。其它元件均采用國(guó)內(nèi)知名廠(chǎng)家的產(chǎn)品。
13、實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)合理，測(cè)試精度高，閉環(huán)位置控制精度可以達(dá)到0.1mm。
14、實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生可自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)掌握液壓系統(tǒng)原理與功能；分析診斷原理性故障。
三、控制測(cè)試系統(tǒng)
1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的計(jì)算機(jī)控制測(cè)試系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、接口板、傳感器和電磁閥等組成。采用計(jì)算機(jī)加采集卡及相應(yīng)傳感器、變換電路組成信號(hào)發(fā)生和采集的硬件系統(tǒng)，結(jié)合編制的專(zhuān)用軟件組成基于虛擬儀器的伺服/比例閥測(cè)試CAT系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)軟件的界面是用美國(guó)NI公司的LabVIEW開(kāi)發(fā)的，軟件界面直觀性強(qiáng)，操作方便，功能齊全，交互性好，除具有實(shí)測(cè)功能以外，還具有虛擬教學(xué)的功能，教師可以利用界面提供的數(shù)據(jù)窗口輸入不同的數(shù)據(jù)，得出不同的分析曲線(xiàn)，從而做到多種配置的理論分析。
3、控制測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室參數(shù)（壓力、流量、轉(zhuǎn)速、位移等）的自動(dòng)數(shù)據(jù)檢測(cè)，自動(dòng)處理、存儲(chǔ)、自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和打印輸出等功能。
4、系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)回路電磁閥的自動(dòng)控制，提高了實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作的自動(dòng)化和智能化水平。
四、技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)*高工作壓力：21Mpa
電動(dòng)機(jī)：Y160M-4           額定功率：11KW       額定轉(zhuǎn)速：1440r/min（1臺(tái)）
變量柱塞泵：16YCY14-1B   額定壓力：31.5Mpa       排量:16ml/rev
軸向柱塞液壓馬達(dá)：5MCY14-1B  額定壓力：31.5Mpa    額定排量： 5ml/rev
外形尺寸：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：1300×830×950mm             控制柜：1100×420×900mm

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)裝置教學(xué)儀器教學(xué)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 實(shí)訓(xùn)臺(tái) 考核裝置實(shí)訓(xùn)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)控技術(shù) 技能實(shí)訓(xùn) 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制實(shí)訓(xùn)鑒定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 數(shù)控軟件數(shù)控實(shí)訓(xùn) 電氣技術(shù) 實(shí)訓(xùn)目錄數(shù)控銑床高教設(shè)備職教設(shè)備實(shí)訓(xùn)車(chē)床 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實(shí)驗(yàn) 變頻調(diào)速 PLC實(shí)訓(xùn)

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LG-CTY05型 電液伺服比例控制專(zhuān)業(yè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)

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