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六自由度液压平台

六自由度液压平台

编辑:钣金加工厂???来源:本站原创???发布时间:2019-11-30 05:24????浏览量:

  六自由度平台

  ?北京航空航天电液伺服技术中心为北京航空航天大学设计制造了六自由度平台液压系统,包含伺服阀控油缸系统(电液伺服阀六台、伺服控制器六套、LVDT位移传感器六套和伺服油缸六套)、液压伺服泵站一套和其液压连接器及其控制App。

  一、主要技术指标

  1、液压伺服泵站额定压力6-7MPa,额定流量25L/min,电机功率3KW。

  2、伺服油缸φ25/φ10行程为60mm。

  3、伺服阀控油缸系统在20Hz时振幅为±1mm,在30Hz时位移相位滞后小于等于20°。

  二、主要配置

  1、电液伺服阀

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  2、电液伺服控制器

  该电液伺服控制器包括误差比较器、校正放大器、反相及增益控制、功率放大器、颤振信号源、电源。???????????

  1)电液伺服控制器各部分原理

  ☆误差比较器

  误差比较信器为一反相输入的加法器。在加法器的反相输入端同时加有系统指令信号与反馈信号,在它的输出端得到系统指令值与实际值的误差信号。

  ☆校正放大器

  为调试方便,在放大器的前向通道加入一级增益为1的备用校正放大器,用户可以根据自己系统的需要,加接不同的有源校正环节。

  ☆反相及增益控制

  本级的作用在于使伺服阀通过的电流与输入指令的极性相一致;同时在本级的反馈回路上接有伺服放大器前向通道增益调节电位器,使本级增益在1-5.7之间连续可调,用于系统的闭环增益调节。

  ☆功率放大器

  功率放大器为电液伺服阀力矩马达线圈的功率电路,该级的作用是把经校正的误差信号转变为伺服阀线圈的电流信号。因此,它实际上是一个电压—电流变换器。由于伺服阀线圈置于放大器的闭环回路中,因此大大削弱了线圈电感引起的感抗的影响,从而使本级的增益在很宽的频率范围内保持恒定。

  另外,本级还具有良好的过电流保护电路,既可以保护伺服阀线圈不致因过大的电流而破坏,也可以保护由于伺服阀内部短路或对地短路造成的功率晶体管损坏。

  ☆颤振信号源

  颤振信号源为一双T网络的正弦波振荡器,其频率为200Hz左右,其作用是给伺服阀一个高于工作频率的扰动量,用以改善阀芯的静态及低频摩擦特性,减小伺服阀的滞环,改善伺服阀的控制性能。

  ☆电源

  该电液伺服控制器采用交流供电,经变压器变压、整流、滤波、稳压后向控制部分提供+15V和-15V的运算放大器工作电源。本系统的调零电源取自经温度补偿型稳压管二次稳压后的±6V电源,以提高系统的温度稳定性。

  2).电液伺服控制器技术指标

  ①前置放大器

  ◇增???益:????K1=1

  K2=2????(可加校正网络)

  K3=1-5.7

  K4=1-10mA/V(调整R10阻值)

  1KHz

  ◇零位噪声:???﹤1mA(有效值)

  ◇输入电压:????Vp=±10V

  ◇输出电流:????Ip﹤100mA(调整功放级保护电阻)

  ②颤振信号源:??f=200Hz??Vp=6V

  ③电源

  ◇输入电压:????220V?10%?50-60Hz

  ◇输出电压:????+15V,-15V,+6V,-6V

  ◇输出电流:????300mA??(±15V)

  ◇稳定度:????0.5%(220V?+10%,-15%;0-300mA)

  ◇纹???波:??﹤1mA??(有效值)

  3、伺服油缸

  采用油缸φ25/φ10行程为60mm,内部采用间隙密封,空载固有频率大于100Hz。

  电液伺服油缸系统由电液伺服阀、位移传感器和伺服油缸本体组成。

  4、液压伺服泵站

  液压伺服泵站额定压力6-7MPa,额定流量25L/min,电机功率3KW。

  采用风冷却器冷却。

  三、通道加载控制系统概况??

  ????整个试验系统包括液压系统、控制系统。液压系统包括液压泵站、伺服阀、液压缸、位移传感器、力传感器等;控制系统包括主控计算机、伺服控制单元、信号调理器、油源控制单元及控制App等

  ????控制系统硬件由主控计算机、伺服控制单元、信号调理器、位移传感器和力传感器等部件组成。

  主控计算机提供用户界面和交互操作,主要负责接受用户指令并传输给伺服控制单元,同时负责监控加载系统的各项参数,如启动液压油源、加载的开始和停止等指令的输入,显示应变数据、试件的变形和加载力曲线等,主控计算机采用X86构架的工控机,操作系统为微软windows。

  控制算法及App采用耦合加载控制采用非线性耦合补偿PID控制算法,通过更改指令可分别对液压系统进行力闭环伺服控制和位移闭环伺服控制。控制算法中补偿算法采用了模块化设计,可以开启或关闭,关闭时加载控制等价于改进指令的PID算法,开启时补偿算法可对通道之间的力耦合进行实时补偿,从而大幅提高试验加载精度,系统控制框图。

  ????????a?传统PID算法????????

  ??????b耦合补偿算法

  使用传统PID算法时,由于通道间的耦合,4通道的加载量变化会对其他通道的产生较大影响,导致加载力无法保持在希望值,协调加载的误差很大,而采用耦合补偿算法后各通道之间的耦合被完全消除,加载精度大幅提高,加载误差很小,满载加载误差小于0.5%。

  ????????????多通道加载控制App界面

  该系统控制界面采用图形界面操作,专门为整套伺服加载系统定制。可控制液压油源的开关、各轴加载的启动和停止、力/位移闭环模式切换等,并可将液压加载系统的位移、加载力等信息以曲线形式实时显示在窗口内,方便进行监控。

  ①接收用户的参数输入,对输入进行有效性检查,并对加载参数进行幅度限制。该界面适用于多种加载场合,配合控制算法,用户可根据需要选用通道间独立加载或协调加载,可以选择加载分段静态载荷或交变载荷,可以选择力闭环控制或位移闭环控制,加载相关参数可以进行自行定制。

  ②采集数据的实时显示,包括加载系统的拉压力,输出位移,对希望输出力的跟踪误差等;

  ③系统运行状态监测,可显示如下信息:液压系统状态、加载控制系统状态、用户操作状态、系统报警等。界面上设置有系统急停按钮,在出现紧急情况时可停止实验,为加载系统和试验人员提供安全保障。

  ④实验数据存取,用户可以按其需要存储指定的数据到指定的文件,文件格式为通用格式,实验结束后可使用专门的数据处理App进行数据处理。

  四、技术部联系方式

  地址:北京市朝阳区酒仙桥北路1号

  电话:010-8113016913311550178?dragonyork@126.com

  网址:www.dragonservo.com?www.china-dragonservo.com

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