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ZR-CTY05型 智能化液压伺服控制系统实验装置

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ZR-CTY05型 智能化液压伺服控制系统实验装置(图1)

该液压专业测量试验实训台能完成液压传动课程的设计性、创造性、综合性实训,理解电液伺服位置控制系统的构成、作业原理和校正方法,理解电液比例阀/伺服阀的控制特性,掌控把握控制系统动态解析原理和时域功能数值的测量试验方法,深入理解数字PID控制器构造功能数值对系统动态功能的影响,是液压学科中的学者、专家、工程技术人员的得力助手。
一、实训内容
1、计算机数值控制电液比例位置系统的设计性实训
1.1比例阀的功能测量试验
1.1.1比例溢流阀的压力特性
a.比例溢流阀压力特性测量试验装置
b.比例溢流阀的写入输出特性的物理意义和测量试验方法
c.比例溢流阀调压特性及测量试验方法
1.1.2比例溢流阀的动态特性实训
a.比例溢流阀的动态特性测量试验装置
b.比例溢流阀压力阶跃响应特性弯曲线的测量试验方法
c.比例溢流阀动态特性各功能数值物理意义和计算方法
1.1.3电磁比例方向阀的流量特性实训
a.电磁比例方向阀流量特性测量试验装置
b.电磁比例方向阀控制器的写入输出特性的物理意义和测量试验方法
c.电磁比例方向阀的流量特性及测量试验方法
1.1.4电磁比例方向阀的动态功能实训
a.电磁比例方向阀的动态特性装置
b.电磁比例方向阀的流量阶跃响应特性弯曲线的测量试验方法
c.电磁比例方向阀的动态特性和功能数值物理意义和测量试验方法
1.1.5比例调节速度阀的流量特性
a.比例调节速度阀流量特性测量试验装置
b.比例调节速度阀的写入输出特性的物理意义和测量试验方法
c.比例调节速度阀流量特性及测量试验方法
1.1.6比例调节速度阀的动态特性实训
a.比例调节速度阀的动态特性测量试验装置
b.比例调节速度阀压力阶跃响应特性弯曲线的测量试验方法
c.比例调节速度阀动态特性各功能数值物理意义和计算方法
1.2比例系统的设计性测量试验实训
1.2.1电磁比例力控制系统功能实训(阀控缸)
a.电磁比例力控制系统的构成、作业原理和校正方法
b.计算机数值在电磁比例力控制系统的作用
c.系统动态解析原理和时域功能数值的测量试验方法
d.数字PID控制器构造功能数值对系统动态功能的影响
1.2.2电磁比例位置控制系统的功能实训(阀控缸)
a.电磁比例位置控制系统的构成、作业原理和校正方法
b.计算机数值在电磁比例位置控制系统的作用
c.系统动态解析原理和时域功能数值的测量试验方法
d.数字PID控制器构造功能数值对系统动态功能的影响
1.2.3电磁比例转动速度控制系统的功能实训(阀控马达)
a.电磁比例转动速度控制系统的构成、作业原理和校正方法
b.计算机数值在电磁比例转动速度控制系统的作用
c.系统动态解析原理和时域功能数值的测量试验方法
d.数字PID控制器构造功能数值对系统动态功能的影响
3、伺服阀的功能测量试验(阀控缸)
3.1伺服换向阀的静态特性实训
a.伺服换向阀流量特性测量试验装置
b.伺服换向阀控制器的写入输出特性的物理意义和测量试验方法
c.伺服换向阀的流量特性及测量试验方法
e.伺服换向阀的压力增益特性的测量试验方法
3.2伺服换向阀的动态功能实训
a.伺服换向阀的动态特性装置
b.伺服换向阀的流量阶跃响应特性弯曲线的测量试验方法
c.伺服换向阀的动态特性和功能数值物理意义和测量试验方法
3.3伺服换向阀的位置控制系统的功能实训(闭环控制)
a.伺服换向阀的位置控制系统的构成、作业原理和校正方法
b.计算机数值在伺服换向阀的位置控制系统的作用
c.系统动态解析原理和时域功能数值的测量试验方法
d.数字PID控制器构造功能数值对系统动态功能的影响
二、功能及特别点
1、液压泵站为外置构造,由油箱、柱塞泵、电动机安全阀组、压力表、冷却系统过滤系统、管道、控制球阀以及蓄能器构成。
2、机架应用冷轧铁板按工业标准设备精制加工,表面喷塑处置整理,液压台为"L"型平台式构造,水平台面为铁板、漏网构造,立式面为显露部分(精密压力表,数字显露二次仪表等);水平台面上装备有伺服/比例系统测量试验装置(用来做伺服/比例方向阀的位置、力控制实训),此伺服/比例系统测量试验装置由高强度槽钢精制而成,能够防止台面变形以及实训时保证*佳平稳性。
3、系统应用蓄能器吸震,保证油源脉动小于规格限定压力2.5%。回油管道大,系统回油压力小于规格限定压力3%。
4、伺服/比例系统位置、力控制实训应用缸、模型块、阀包括式构造,以槽钢为基座,作业油缸与负载油缸或挡块(滑轮、砝码)装配其上,并可拆卸互换。实训者可按照不一样负载形式模仿实际工况实行实训。
构造形式如下图:





1)位置系统控制实训
实训装置控制测量试验原理图 实训原理:
实训系统是位置控制系统,被控物理功能数值(即系统输出)是负载滑轮位移。计算机数值发出一个给定值(阶跃信号),经数字控制器调动和数模变换后,产生控制信号;由伺服放大器、伺服阀、载入液压缸等构成的装置使负载滑轮产生位移;位移量由光栅位移传感器动态地检验测试并经过光栅编码器收集卡读入计算机数值,包括闭环系统;控制*终目的是负载滑轮实际位移能准确地、快速地达到给定值。
该实训测量系统对施加的阶跃信号的动态响应;计算位置响应的时域功能指标:上升时间、峰值时间、调节时间、超调量、稳态误差等;检验数字控制器功能数值对时域功能指标的影响规律。动态响应特性的主要功能数值物理意义如下图所示:














(2)力控制系统功能实训
实训装置控制测量试验原理图

实训原理:实训系统是力控制系统,被控物理功能数值(即系统输出)是弹性负载所受的力F。计算机数值发出一个给定值(阶跃信号),经数字PID控制器调动和数模变换(D/A)后,产生控制信号u;由电液比例控制放大器、比例溢流阀、载入液压缸、等构成的装置对负载施加相应的力;施加力的大小由力传感器动态地检验测试并经过模数变换(A/D)读入计算机数值,包括闭环系统;控制*终目的是施加于弹性负载的实际力能准确地、快速地达到给定值。
该实训测量系统对施加的阶跃信号的动态响应(输出力的);计算位置响应的时域功能指标:上升时间、峰值时间、调节时间、超调量、稳态误差等;检验数字PID控制器功能数值对时域功能指标的影响规律。动态响应特性的主要功能数值物理意义如下图所示:

















6、为了让学员更熟悉、准确掌控把握常用PID控制器类型和算法以及数字PID控制器构造功能数值对系统动态功能的影响本公司还研发了一套系统拟真系统。直接可在课堂实操,无需连接实训台,其设计思路与说明:系统拟真是用系统的数学模型来模仿一个真实系统动态特性的实训技术方法。这门技术以成功运用来控制系统功能解析和实践中。
系统拟真步骤:
(1)建立实际系统(部位件和元件)的数学模型,即用数学表达式来描述写入输出关系;













(2)建立系统的拟真框图模型,即用传递函数框图描述实际关系;











(3)系统拟真,即编写拟真程序、正确选用拟真算法和设定拟真功能数值,并运行拟真程序;
(4)系统动态特性解析,反复调节系统或控制器功能数值,获取*佳设计功能数值。














系统拟真成果的正确性和精确度取决于数学模型和拟真功能数值。由于液压系统本身的物理特性的非线性、不确定性、内外部因素作用下的改变性等,难以获取准确的数学模型,需要大量的实训。选用合理的算法和拟真功能数值十分重要。这里应用4阶定步距Runge-Kutta法。拟真模型含有有线性环节和非线性环节。
7、电器控制系统为单独的储物柜式控制单元,分为电器控制部分和电器实操部分,电器实操操作面板上装备有实操按钮、比例放大器及位二次仪表,电器储物柜布置安全合理,方便维修。
8、液压元件均配备有油路过渡模型块,经过金属硬管或软管与执行系统连接,保证在规格限定作业压力下不漏油。
9、系统冷却,应用专业的水冷方法,使系统测量试验温度(℃)达到国家标准以内,有效排除油温过高影响实训精确度的问题。
10、电源模型块带三相漏电保护、输出电压(V)380V/220V,对地漏电电流(A)超过30mA即切断电源;电气控制应用直线DC24V电源,并带有过压保护,防止误实操损坏设备。
11、实训用液压元件应用德国力士乐系列设备,设定有高可靠性,严格按学校要求配备元件。
12、实训台配备了完备的各类型传感器,含有概括压力传感器、光栅位移传感器、温度(℃)传感器、流量传感器、测速传感器,以适用各项实训功能数值测量试验的需要。其它元件均应用国内知名厂家的设备。
13、实训台设计合理,测量试验精确度高,闭环位置控制精确度可以达到0.1mm。
14、实践性强,学员可自己设计实训,学习掌控把握掌控把握液压系统原理与功能;解析诊断原理性故障。
三、控制测量试验系统
1、实训台的计算机数值控制测量试验系统由计算机数值、数值收集卡、连接口板、传感器和电磁阀等构成。应用计算机数值加收集卡及相应传感器、变换电子回路构成信号发生和收集的硬件系统,集合编制的专用系统构成基于虚拟仪表器具的伺服/比例阀测量试验CAT系统。
2、系统系统的界面是用美国NI公司的LabVIEW研发的,系统界面直观性强,实操便利,功能齐全,交互性好,除设定有实验测试功能以外,还设定有虚拟教学的功能,教师可以运用界面提供的数值窗口写入不一样的数值,得出不一样的解析弯曲线,从而做到多种配备的课程理论解析。
3、控制测量试验系统完成实训室功能数值(压力、流量、转动速度、位移等)的自动数值检验测试,自动处置整理、存储、自动生成实训报告和打印输出等功能。
4、系统能完成线路电磁阀的自动控制,提升了实训台实操的自动化和智能化水平。
四、技术功能数值
系统*高作业压力:21Mpa
电动机:Y160M-4 规格限定功率(W):11KW 规格限定转动速度:1440r/min(1台)
变量柱塞泵:16YCY14-1B 规格限定压力:31.5Mpa 排量:16ml/rev
轴向柱塞液压马达:5MCY14-1B 规格限定压力:31.5Mpa 规格限定排量: 5ml/rev
外观尺寸:实训平台:1300×830×950mm 控制储物柜:1100×420×900mm
五、配备表
序号 名称 规格型号 数量 厂 家
1 电动机 Y160M-4 1
2 变量柱塞泵 16YCY14-1B 1 上海
3 轴向柱塞液压马达 5MCY14-1B 1 宁波
4 先导式溢流阀 DB10-1-50B/100 1 华德
5 节流阀 DVP16-10B 1 华德
6 防震压力表 YTN60 2 红旗仪表
7 精密压力表 YB-150 4 阳泉仪表
8 油路板 自制 1 伟业
9 油箱 80L 1 伟业
10 蓄能器 NXQ-4 1 奉化液压
11 油位指示计 YWZ-150 1 浙江东瓯
12 吸油滤油器 WU-160*100-J 1 浙江金洋
13 高压滤油器 PLF-H60x5P 1 浙江精欧
14 空气滤清器 EF-25 1 浙江金洋
15 强磁滤油器 CGQ-20 1 浙江协和
16 液压油 L-HL 46抗磨液压油 80L 中石化
17 水冷却器 OR60 1 姜堰
18 球阀 QJH-10WL 6 奉化
19 水阀 2W-200-20 1
20 伺服缸 YGD 1 无锡恒明
21 电磁比例溢流阀 DBE10-30B/100Y 1 华德
22 比例放大器 ZRBL-KZQ-I 1 伟业
23 电磁比例换向阀 4WRE6E16-10B/24Z4 1 华德
24 比例放大器 ZHBL-KZQ-III 1 伟业
25 电磁比例调节速度阀 2FRE6B-20B/25QM 1 华德
26 比例放大器 ZRBL-KZQ-II 1 伟业
27 双喷嘴挡板力反馈两级电液流量伺服阀 QDY-6 1 精密机床研究所
28 伺服放大器 ZRSF-KZQ-I 1 伟业
29 压力变送器 ZQ-BZ 25Mpa 3 伟业
30 流量传感器 LWGY-10 1 上海虹益
31 拉压式称重传感器 BLR-SQA 1 宇航科技
32 有源放大器 SY-2C-V1-D 1 宇航科技
33 霍尔传感器 NJK-5002N 1 浙江沪工
34 流量数字显露表 FT8 1 武汉松野
35 速度数字显露表 1
36 光栅位移传感器 SGC4.2T 1 长春光机数字显露技术有限责任公司
37 温控仪 XMTD-2001 1 上海德兆
38 热电偶 WRET-1500 1 上海电器仪表厂
39 加热管 2KW 1
40 电器控制模型块 自制 1 伟业
41 数值通用连接口板 自制 1 伟业
42 37芯数值通讯线
(公头)
自制 1 伟业
43 航空插头 P55K8Q 2 华峰
44 数值收集卡 PCI-8333 1 中泰
45 光栅尺卡 SGC-CARD(PCI) 1 长春光机
46 系统收集控制系统 配套 1 伟业
47 收集卡驱动光盘 PCI8333 1 中泰
48 实训指导书 配套 1 伟业
49 三通接头 M14×1.5 2 伟业
50 耐压胶管 25Mpa 配套 上海液压件厂
51 伺服/比例系统测量试验装置 自制 1 伟业
52 负载砝码 自制 1 伟业
53 二位三通电磁换向阀 3WE10A31B 2 华德
54 活动扳手 18,, 1
55 活动扳手 12,, 1
56 开口扳手 8-10 1
57 开口扳手 12-14 1
58 开口扳手 17-19 1
59 开口扳手 22-24 1
60 开口扳手 24-27 1
61 内卡环钳 1
62 外卡环钳 1
63 短十字起 1
64 长十字起 1
65 一字起 1
66 内六角扳手 1
67 工量具盒 1
68 O型圈 φ22×2.4 10 宁波
69 O型圈 φ16×2.4 10 宁波
70 O型圈 φ10×1.9 5 宁波
71 O型圈 φ14×2.4 5 宁波
72 O型圈 φ11×2 5 宁波
73 O型圈 φ13×2 5 宁波
74 按钮开关 LAY50-11DT 1 上海双科
75 防震压力表 YTN60
(0-25MPa 2.5级)
1 红旗仪表
76 生料带 1 长沙
77 结合垫 φ12 5 宁波
78 结合垫 φ14 5 宁波
79 结合垫 φ18 10 宁波

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