比例控制器的测试

比例控制器的测试

比例控制放大器和比例电磁铁性能优劣直接影响比例阀的综合性能。对于单个部件如比例控制放大器和比例电磁铁都能达到设计要求，组成系统后不一定符合系统的要求，其原因是系统中存在各单元之间的参数匹配问题。

对比例控制系统综合性能的测试，利用系统中各单元的可调部分，调整相应的参数，可以使系统达到最佳匹配。

1．测试系统

测试系统设计目标是完成比例控制放大器性能测试，包括输出/输出特性、颤振信号（波形、幅值和频率）、斜波发生器性能测试；比例控制器的匹配测试（调试），主要包括电流一力特性、力一位移特性、力一输入信号变化阶跃响应、幅频特性、初始电流以及输出范围调试等。

系统主要由控制柜、机械传动（支撑）系统、信号转接盒、PXI系统及其他部分组成。

机械传动系统主要为被测产品提供必要的支撑和相应的机械传动，主要包括力传感器变送器、位移传感变送器，其中直线步进电动机为比例控制器提供模拟负载。

控制系统包括系统电源控制、信号发生与采集、硬件驱动。控制系统是软件和硬件结合的枢纽，是PXI系统的一部分。

数据采集及显示部分的功能是把控制信号、被测量以及其他辅助测试参数，通过软件转化为实时显示的数据，并对数据进行处理得到要测试的结果。

测试系统软件开发平台是LabVIEW7.1。根据测试内容和测试步骤，软件的结构采用递进式结构，即：主程序层：由用户界面和测试执行部分构成；第二层是测试层，负责逻辑关系的验证及相关决策的制定；最低层是驱动层，负责与仪器、被测设备以及其他应用程序之间的通信。

软件的主界面主要由波形图区、数据显示器区、数据输入框、操作按钮、指示灯等控件组成。

软件主要功能如下；

(1)数据显示与处理。所采集的有关数据主要用图和数字框实时显示，便于测试人员观察数据的变化。测试结束后，提示测试人员输入有关的参数，根据定义得到比例控制器性能的测试结果。

(2)数据保存与读取。所测试的数据以LabVIEW提供的格式保存在本地硬盘，需要读取数据时，选择相应的文件，即可在测试环境里再现测试曲线。

(3)报告生成。被测试参数（曲线）以图片的格式在MSWORD中显示，其他测试信息和结果也一并导人文档，便于文档的保存和管理，具有一定的通用性。

2．测试系统工作原理

以电流力特性测试为例，根据比例电磁铁的性能，调整比例控制放大器的可调整参数。由直线步进电动机往复移动找到比例电磁铁的工作行程区，步进电动机上电固定不动。输入比例控制放大器控制信号电压，由PXI系统信号发生器生成递增（递减信号），由DMM记录比例电磁铁的电流（横坐标），AI采集卡记录力传感变送器信号（纵坐标），自动完成控制信号从小大小循环过程的电流力变化曲线。为了得到该特性的有关参数，上述过程重复3次，最后得到3组（条）数据（曲线）。输人有关数据处理的参数，即可得到该比例控制器的滞环、重复精度和线性度等测试结果。

比例控制器的力、位移特性测试时，由步进电动机往复移动作为比例电磁铁的模拟负载，自动记录比例控制器的位移变化对应比例电磁铁力输出的变化，输入相应初始值，同样可以计算出力滞环等参数。瞬态特性的测试与电流力变化特性测试类似，只是控制信号不同。

3．技术特点

测试系统可以精确记录比例控制器参数变化值，可方便准确地计算出有关结果，这是传统比例电磁铁测试方法（比如用X-Y记录仪）所不易完成的。

模拟负载采用步进电动机，有利于位置的精确控制，保证负载的平稳性，避免测试过程中干扰，有利保证测试精度。另外，具有净化测试系统环境，系统维护方便等优点。

比例控制器元件制造的个别差异可以在该测试系统中进行初始状态调试，达到比例控制放大器和比例电磁铁的最佳匹配，保证比例控制器在一定范围内互换而不影响比例阀的主要特性。在开发新产品阶段，对于电液比例阀性能分析有很大的帮助作用。