采用虛擬儀表實(shí)現(xiàn)液壓裝置的動特性測試和仿真
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圖2 液壓伺服裝置性能測試原理圖
液壓伺服裝置的動態(tài)特性測試從時(shí)域和頻域兩方面進(jìn)行，虛擬儀表提供一套自動測試方案。測試開始后，自動產(chǎn)生一路標(biāo)準(zhǔn)信號作為被測對象的激勵(lì)輸入，同時(shí)提供一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，采樣輸出端的響應(yīng)信號。①時(shí)域分析：虛擬儀表采集到階躍響應(yīng)波形后立即進(jìn)行數(shù)值分析，計(jì)算出上升時(shí)間tr、峰值時(shí)間tp、最大超調(diào)量Mp、振蕩次數(shù)N和調(diào)整時(shí)間ts等；②頻域分析：虛擬儀表輸出正弦激勵(lì)掃描信號，同時(shí)輸入系統(tǒng)的響應(yīng)波形。通過對輸入輸出信號進(jìn)行相關(guān)分析可獲得準(zhǔn)確的響應(yīng)信號幅值及相位滯后。逐步變更掃描信號的頻率，就測出多組不同的數(shù)據(jù)，擬合這些數(shù)據(jù)后繪出幅、相頻特性曲線，并求出穿越頻率ωc、幅值和相位裕量kg、γ。如圖3所示，在監(jiān)視窗口中的信號波形為一臺液壓伺服裝置的階躍響應(yīng)曲線。
圖3 液壓裝置測試和仿真的虛擬面板
對液壓系統(tǒng)(或裝置)的仿真，是按照給定的傳遞函數(shù)，在施予一定激勵(lì)的條件下計(jì)算出系統(tǒng)的響應(yīng)輸出波形。激勵(lì)和響應(yīng)波形同時(shí)送往波形監(jiān)視窗口顯示。虛擬儀表可實(shí)現(xiàn)動態(tài)仿真，即仿真得出波形是動態(tài)變化的，與現(xiàn)實(shí)物理信號相類似。此外，用戶在仿真過程中還可隨時(shí)修改有關(guān)參數(shù)，從而觀察到參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響。仿真對象分為積分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)以及它們的組合系統(tǒng)。仿真結(jié)束后，虛似儀表自動提供仿真報(bào)告，在報(bào)告中給出各動態(tài)特性參數(shù)及圖表形式的階躍響應(yīng)曲線、波德圖和奈奎斯特圖等。圖4所示為三階系統(tǒng)仿真的部分LabVIEW框圖程序。對于高階的仿真計(jì)算則用Borland C++工具編寫，并生成DLLs與 LabVIEW程序進(jìn)行鏈接。
圖4 三階仿真LabVIEW程序
基于LabVIEW平臺開發(fā)的虛擬儀表在液壓裝置的動特性測試和仿真應(yīng)用中，具有性能穩(wěn)定、可靠、測試效率高及儀器裝卸方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。與獨(dú)立儀器或組合式分立儀器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：(1)自動產(chǎn)生測試(仿真)報(bào)告，減輕了測試工作量，防止人為誤差；(2)在線、離線測試；(3)支持仿真計(jì)算；(4)易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法；(5)用戶自定義測試的模式、功能等。此外，虛擬儀表比同功能的集成儀器體積小，價(jià)格低廉，攜帶也方便。(end)
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