氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)，目的是為小量級靜力試驗(yàn)需求提供一套載荷施加方案，它包括四個(gè)部分，分別是觸控屏、集成控制器、輸出控制模塊和反饋控制模塊。本實(shí)用新型專利技術(shù)通過在控制屏輸入控制參數(shù)，并觸發(fā)力載荷反饋控制模塊對載荷信號進(jìn)行采集，再由集成控制器將載荷信號與目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行比較后控制輸出控制模塊進(jìn)行輸出載荷的調(diào)整，如此反復(fù)迭代最終使輸出載荷與目標(biāo)載荷一致。本實(shí)用新型專利技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)高精度的力載荷控制，同時(shí)也大大降低了試驗(yàn)成本。

Closed loop control system of aerodynamic load

The utility model discloses an aerodynamic load closed-loop control system, the purpose is to provide a solution for small load demand level static test, which consists of four parts, respectively is the touch screen, integrated controller, output control module and feedback control module. The utility model by inputting the control parameters in the control panel, and trigger the load feedback control module to collect the load signal, then by the integrated controller will control the output control module output load adjustment load signal and target parameters, so the iterative output load and target load line. The utility model not only can realize high-precision force load control, but also greatly reduces the test cost.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)
本技術(shù)屬于靜力試驗(yàn)
，具體涉及一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
靜力加載試驗(yàn)是考核結(jié)構(gòu)部件是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的一種手段，大多數(shù)結(jié)構(gòu)部件在其研發(fā)階段都需要進(jìn)行靜力試驗(yàn)考核，從航空、航天、船舶領(lǐng)域到汽車、軌交行業(yè)再到小型家用電器生產(chǎn)企業(yè)，幾乎所有的產(chǎn)品都需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考核。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考核的主要目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品在其正常工作環(huán)境下是否會發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞等現(xiàn)象。目前市場上相對比較成熟的靜力加載系統(tǒng)包括液壓控制系統(tǒng)和機(jī)器人手臂加載控制系統(tǒng)。液壓控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)高量級的靜力載荷試驗(yàn)，其系統(tǒng)搭建涉及復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)，一般應(yīng)用在1-40T甚至更高的靜力加載領(lǐng)域。機(jī)器人手臂加載控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)小量級的靜力載荷施加，但是機(jī)器人手臂加載控制系統(tǒng)一般是由多套伺服電機(jī)和相應(yīng)的伺服控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)靜力載荷控制，其成本相對較高，并且很難實(shí)現(xiàn)多通道協(xié)調(diào)靜力加載。目前在汽車制造領(lǐng)域以及小型家電生產(chǎn)行業(yè)，有著大量的靜力試驗(yàn)需求，且靜力載荷量級都不大，一般在0-2000N以內(nèi)，試驗(yàn)量級上不太適合使用液壓加載系統(tǒng)，試驗(yàn)成本上機(jī)器人手臂加載系統(tǒng)又過于昂貴。所以當(dāng)前迫切需要一套合適的靜力載荷系統(tǒng)來滿足這類型的小量級靜力試驗(yàn)需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于針對小量級靜力加載試驗(yàn)領(lǐng)域沒有合適加載控制系統(tǒng)的問題，提供一種能夠精確控制載荷量級、搭建成本相對較低且可以實(shí)現(xiàn)多通道協(xié)調(diào)加載的氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)本技術(shù)的目的，本技術(shù)提供了一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)，它包括觸控屏、集成控制器、輸出控制模塊和反饋控制模塊；觸控屏用于進(jìn)行載荷參數(shù)的設(shè)置和動作的觸發(fā)，與集成控制器通過數(shù)據(jù)線相連；集成控制器主要對反饋載荷與目標(biāo)載荷進(jìn)行比較，從而控制載荷輸出信號；輸出控制模塊用于將集成控制器的輸出控制信號轉(zhuǎn)換為力載荷輸出；反饋控制模塊用于將被試件所受的力載荷轉(zhuǎn)換為集成控制器可識別的反饋控制信號。其中，所述的觸控屏是根據(jù)需求選擇的合適的觸摸控制屏幕，可以通過數(shù)據(jù)線與集成控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；觸控屏配備有邏輯觸控界面，用于控制參數(shù)的輸入和動作的觸發(fā)。其中，所述的集成控制器是根據(jù)需求選擇的合適的PLC控制器，集成控制器主要是對載荷輸入、輸出信號進(jìn)行分析比較和控制；集成控制器的控制參數(shù)是通過觸控屏初始化；集成控制器通過數(shù)據(jù)線與輸出控制模塊和反饋控制模塊連接。其中，所述的輸出控制模塊包括儲氣罐、比例閥和氣壓作動筒；儲氣罐為氣壓作動筒提供壓力源，儲氣罐的壓力氣閥直接與比例閥連接；比例閥為輸出控制模塊的主要控制部件，比例閥與集成控制器通過數(shù)據(jù)線連接，比例閥接收集成控制器的輸出控制信號，并按照設(shè)定的比例轉(zhuǎn)化成一定氣壓輸出給氣壓作動筒；氣壓作動筒用于對受試產(chǎn)品施加力載荷。其中，所述的反饋控制模塊包括力傳感器和信號轉(zhuǎn)換器；力傳感用于監(jiān)測作用在受試產(chǎn)品上力載荷，力傳感器采集的力信號不能直接被集成控制器所識別，需要進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換；信號轉(zhuǎn)換器的作用就是將力傳感器采集的力信號轉(zhuǎn)換成集成控制器能夠識別的電壓信號，并反饋給集成控制器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果為，本技術(shù)包括觸控屏、集成控制器、輸出控制模塊和反饋控制模塊。本技術(shù)提供了一種小量級靜力加載試驗(yàn)系統(tǒng)，彌補(bǔ)了液壓加載系統(tǒng)在小量級靜力試驗(yàn)領(lǐng)域的不足之處，相比復(fù)雜的機(jī)器人手臂加載系統(tǒng)更加簡單和廉價(jià)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速的搭建和應(yīng)用，對于多載荷協(xié)調(diào)加載需求也能很方便實(shí)現(xiàn)。附圖說明圖1是本技術(shù)的一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本技術(shù)的一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)的觸控屏的參數(shù)控制界面圖；圖3是本技術(shù)的一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)的集成控制器的控制原理圖；其中：1.觸控屏，2.集成控制器，3.儲氣罐，4.比例閥，5.氣壓作動筒，6.壓力傳感器，7.信號轉(zhuǎn)換器，8.受試產(chǎn)品，9.數(shù)據(jù)線。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本技術(shù)，并不用于限定本技術(shù)。應(yīng)當(dāng)說明的是，本申請中所述的“連接”和用于表達(dá)“連接”的詞語，如“相連接”、“相連”等，既包括某一部件與另一部件直接連接，也包括某一部件通過其他部件與另一部件相連接。需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、部件或者模塊、組件和/或它們的組合。需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實(shí)施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤４送猓g(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)部件或者模塊或特征與其他部件或者模塊或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了部件或者模塊在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的部件或者模塊被倒置，則描述為“在其他部件或者模塊或構(gòu)造上方”或“在其他部件或者模塊或構(gòu)造之上”的部件或者模塊之后將被定位為“在其他部件或者模塊或構(gòu)造下方”或“在其他部件或者模塊或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該部件或者模塊也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。如圖1所示，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)，它包括觸控屏1、集成控制器2、輸出控制模塊和反饋控制模塊；觸控屏1用于進(jìn)行載荷參數(shù)的設(shè)置和動作的觸發(fā)，與集成控制器2通過數(shù)據(jù)線9相連；集成控制器2主要對反饋載荷與目標(biāo)載荷進(jìn)行比較，從而控制載荷輸出信號；輸出控制模塊用于將集成控制器2的輸出控制信號轉(zhuǎn)換為力載荷輸出；反饋控制模塊用于將受試產(chǎn)品8所受的力載荷轉(zhuǎn)換為集成控制器2可識別的反饋控制信號。如圖1所示，觸控屏1是根據(jù)需求選擇的合適的觸摸控制屏幕，通過數(shù)據(jù)線9與集成控制器2進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；觸控屏1配備有邏輯觸控界面，用于控制參數(shù)的輸入和動作的觸發(fā)。如圖1、圖2、圖3所示，集成控制器2是根據(jù)需求選擇的合適的PLC控制器，集成控制器2主要是對載荷輸入、輸出信號進(jìn)行分析比較和控制；集成控制器2的控制參數(shù)是通過觸控屏1初始化；集成控制器2通過數(shù)據(jù)線9與輸出控制模塊和反饋控制模塊連接；集成控制器2邏輯處理過程可以描述成如下，集成控制器2被觸發(fā)工作后，會按照設(shè)定的動作頻率f循環(huán)對反饋控制模塊的反饋信號進(jìn)行采集，經(jīng)過本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括觸控屏(1)、集成控制器(2)、輸出控制模塊和反饋控制模塊；觸控屏(1)用于進(jìn)行載荷參數(shù)的設(shè)置和動作的觸發(fā)，與集成控制器(2)通過數(shù)據(jù)線(9)相連；集成控制器(2)用于對反饋載荷與目標(biāo)載荷進(jìn)行比較，從而控制載荷輸出信號；輸出控制模塊用于將集成控制器(2)的輸出控制信號轉(zhuǎn)換為力載荷輸出；反饋控制模塊用于將受試產(chǎn)品(8)所受的力載荷轉(zhuǎn)換為集成控制器(2)可識別的反饋控制信號。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括觸控屏(1)、集成控制器(2)、輸出控制模塊和反饋控制模塊；觸控屏(1)用于進(jìn)行載荷參數(shù)的設(shè)置和動作的觸發(fā)，與集成控制器(2)通過數(shù)據(jù)線(9)相連；集成控制器(2)用于對反饋載荷與目標(biāo)載荷進(jìn)行比較，從而控制載荷輸出信號；輸出控制模塊用于將集成控制器(2)的輸出控制信號轉(zhuǎn)換為力載荷輸出；反饋控制模塊用于將受試產(chǎn)品(8)所受的力載荷轉(zhuǎn)換為集成控制器(2)可識別的反饋控制信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的觸控屏(1)是觸摸控制屏幕，通過數(shù)據(jù)線(9)與集成控制器(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；觸控屏(1)配備有邏輯觸控界面，用于控制參數(shù)的輸入和動作的觸發(fā)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動力載荷閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的集成控制器(2)是PLC控制器，集成控制器(2)是對載荷輸入、輸出信號進(jìn)行分析比較和控制；集成控制器(2)的控制參數(shù)是通過觸控屏(1)初始化；集成控制器(2)通過數(shù)據(jù)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊峰，王朝杰，姚明格，周煥陽，姜豐，
申請(專利權(quán))人：天津航天瑞萊科技有限公司，北京航天斯達(dá)科技有限公司，北京強(qiáng)度環(huán)境研究所，
類型：新型
國別省市：天津,12