TC-GY04T型智能電液比例伺服測控實(shí)驗(yàn)設(shè)備
TC-GY04T型智能電液比例伺服測控實(shí)驗(yàn)設(shè)備是根據(jù)部分高校和科研機(jī)構(gòu)客戶的特殊需求，按照標(biāo)準(zhǔn)《電液伺服閥試驗(yàn)方法》、《電液比例閥試驗(yàn)方法》高等院校電液比例伺服系統(tǒng)有關(guān)實(shí)驗(yàn)規(guī)范要求設(shè)計(jì)而成。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓傳動(dòng)控制中的電液伺服控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究。針對(duì)研究液壓伺服控制系統(tǒng)特性而開發(fā)的實(shí)驗(yàn)測試設(shè)備?？梢詽M足高等院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研開發(fā)要求。并可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際需要經(jīng)升級(jí)后增加新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具有良好的可擴(kuò)展性。
一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能，進(jìn)一步了解機(jī)電一體化技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助測試即CAT技術(shù)的應(yīng)用，提高學(xué)生測試技能和動(dòng)手能力。了解電液伺服閥的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，并掌握其性能測試的實(shí)驗(yàn)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(shí)的響應(yīng)特性,加深對(duì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備特點(diǎn)
1. 系統(tǒng)全部采用標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)；
2. 具有多樣化的實(shí)驗(yàn)控制方式。實(shí)驗(yàn)回路具有機(jī)械控制、傳統(tǒng)的繼電器控制、先進(jìn)的PLC自動(dòng)控制等多種控制技術(shù)，能讓實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)備具有很好的擴(kuò)展性能。實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的元器件采用標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換接頭，其配置方案可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選配，即實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有很好的增減兼容性；
4. 可編程控制器（PLC）能與PC機(jī)通訊。系統(tǒng)具有自動(dòng)化控制、在線編程監(jiān)控及故障檢測功能，能運(yùn)用PC機(jī)與PLC對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的二次開發(fā)；
5.有豐富的教學(xué)仿真軟件。能對(duì)常用的典型液壓回路進(jìn)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(gè)閥心的動(dòng)作、流體流向、壓力、執(zhí)行元件動(dòng)作情況。
6. 配備先進(jìn)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(yùn)行噪聲達(dá)到允許的標(biāo)準(zhǔn)限，液壓供油系統(tǒng)安全可靠；
8. 整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有高的安全性。實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)符合安全標(biāo)準(zhǔn)，所有電氣控制均有接地保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、缺相及相序保護(hù)裝置等功能，具有較高的安全使用性能。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備（裝置）組成部份
實(shí)驗(yàn)設(shè)備(裝置)包括：實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)、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(shí)驗(yàn)工作臺(tái)
實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)采用平臺(tái)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(shí)驗(yàn)原理圖搭接實(shí)驗(yàn)回路。液壓缸放置方式為平臺(tái)面固定安裝結(jié)構(gòu)，便于實(shí)驗(yàn)雙杠對(duì)頂。
工作臺(tái)尺寸：1800mm×800mm×1100mm；
泵站尺寸：1200x600x300mm，公稱容積120L；附有液位、油溫指示計(jì)，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(jī)—泵裝置（2臺(tái)）
定量葉片泵-電機(jī)1臺(tái)：
定量葉片泵：公稱排量10mL/r，容積效率90%；
電機(jī)：三相交流電壓，功率2.20KW，轉(zhuǎn)速1450r/min；
定量葉片泵-電機(jī)1臺(tái)：
泵：高壓葉片泵，公稱排量10mL/r，壓力7Mpa
電機(jī)：三相交流電壓，功率3.0KW，轉(zhuǎn)速1450 r/min；
?。?）冷卻器：1臺(tái)。
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(shí)驗(yàn)面板上。同時(shí)模塊與模塊之間采用帶有可插撥式快速接頭的油管進(jìn)行堅(jiān)實(shí)、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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的擴(kuò)展和項(xiàng)目的研發(fā)（只需增加幾個(gè)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(jiān)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(chǔ)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(shí)驗(yàn)室的管理。
5）液壓元件采用標(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(shí)驗(yàn)面板（鋁合金型材）上。
伺服執(zhí)行機(jī)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(dòng)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(diǎn)，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(dòng)兩總控制方式，控制電壓為DC24V，使用安全可靠；
(3)強(qiáng)電控制---實(shí)驗(yàn)臺(tái)強(qiáng)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(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)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(hù)，外部連接控制導(dǎo)線均為高絕緣保護(hù)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(jí)：0.2級(jí)量程：0-25Mpa4只；
2）渦輪式流量傳感器精度等級(jí)：0.5級(jí)量程：0-10L/min1只；
3）功率變送器精度等級(jí)：0.5級(jí)量程：0-5KW1只；
4）溫度傳感變送器精度等級(jí)：0.5級(jí)量程：-10-150攝氏度1套；
5）位移傳感變送器精度等級(jí)：0.2級(jí)量程：0-200mm1套。
6）力傳感變送器精度等級(jí)：0.2級(jí)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(jí)在0.5級(jí)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(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(duì)這一系列傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并實(shí)時(shí)描繪相關(guān)的曲線，生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表，繪制任意XY軸的動(dòng)態(tài)曲線，并且有曲線打印功能，數(shù)據(jù)報(bào)表保存打印功能，各個(gè)傳感器參數(shù)設(shè)置功能等等。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能數(shù)據(jù)采集、分析、處理、數(shù)字顯示、曲線自動(dòng)生成及實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)：雙核CPU，內(nèi)存4G，硬盤500G，19寸液晶顯示器
四、實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)完成的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(fù)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(shí)驗(yàn)：
1）壓力控制回路：
1．溢流閥調(diào)壓回路；
2．溢流閥單級(jí)遠(yuǎn)程調(diào)壓回路；
3．多級(jí)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)給回路；
9．調(diào)速閥串聯(lián)的二次進(jìn)給回路；
10．差動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)作回路；
2．采用電氣行程開關(guān)的順序動(dòng)作回路；
3．采用壓力繼電器的順序動(dòng)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(shí)驗(yàn)：可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、分析、處理、即時(shí)顯示、實(shí)驗(yàn)曲線自動(dòng)生成等功能實(shí)驗(yàn)。
四）學(xué)生自行設(shè)計(jì)、組裝的擴(kuò)展性液壓回路實(shí)驗(yàn)
五）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
六）電液比例伺服液壓測控實(shí)驗(yàn)：
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(fù)載特性測試；
3) 比例溢流閥的動(dòng)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(dòng)態(tài)特性測試。
2、液壓比例系統(tǒng)控制相關(guān)實(shí)驗(yàn)：
1)電磁比例溢流閥的穩(wěn)壓控制回路實(shí)驗(yàn)；
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(dá)速度控制實(shí)驗(yàn)；
6)比例系統(tǒng)的簡單液壓閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)等
3、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）計(jì)算機(jī)在電液比例壓力控制系統(tǒng)的作用；
2）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析原理和時(shí)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(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響；
4）電液比例速度控制系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)；
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(yàn)：空載流量與輸入電流、壓力增益、流量飽和、內(nèi)泄漏、零點(diǎn)分辨率、零飄等。
2）電液伺服閥動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)：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(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)（閥控缸）：
?。?）頻率響應(yīng)特性（系統(tǒng)伯德圖-對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻特性）；
?。?）階躍響應(yīng)特性（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）；
?。?）系統(tǒng)參數(shù)改變對(duì)動(dòng)態(tài)性能影響。
4）電液伺服位置控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)（閥控缸）：
?。?）頻率響應(yīng)特性（系統(tǒng)伯德圖-對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻特性）；
?。?）階躍響應(yīng)特性（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）；
?。?）系統(tǒng)參數(shù)改變對(duì)動(dòng)態(tài)性能影響。
?。?）經(jīng)典數(shù)字PID 控制實(shí)驗(yàn)：PID 控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)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(shí)驗(yàn)：狀態(tài)反饋控制器的結(jié)構(gòu)的反饋系數(shù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性等。
?。?）智能PID 控制器實(shí)驗(yàn)：自適應(yīng)PID 控制器結(jié)構(gòu)、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性等。
