本發(fā)明涉及一種油氣支撐控制器及其控制方法，屬于試驗(yàn)設(shè)備測(cè)控系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，油氣支撐系統(tǒng)可模擬大型試驗(yàn)件模態(tài)試驗(yàn)中要求的自由-自由邊界條件，為試驗(yàn)件提供柔性支撐，釋放邊界上的六個(gè)自由度。目前市場(chǎng)上控制器繁多，但均無(wú)法直接用于油氣支撐的實(shí)時(shí)控制，為此，需開(kāi)發(fā)出一種可以獲取多種傳感器信號(hào)作為監(jiān)測(cè)或控制反饋，并結(jié)合指令，解算出相應(yīng)的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)油氣支撐系統(tǒng)中的相應(yīng)部件動(dòng)作。特別重要的是，控制器的控制策略需要符合油氣支撐系統(tǒng)的工作流程，以確保使用此油氣支撐系統(tǒng)的模態(tài)試驗(yàn)正常進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于為滿(mǎn)足上述需求，提供一種油氣支撐控制器及其控制方法，所述油氣支撐控制器是一種多種信號(hào)輸入、多控制閉環(huán)同時(shí)解算、多控制閉環(huán)切換、多控制輸出的閉環(huán)控制器；所述控制方法符合油氣支撐工作流程，完全適用于利用油氣支撐進(jìn)行的模態(tài)試驗(yàn)。

(二)技術(shù)方案

一種油氣支撐控制器，與所述油氣支撐控制器連接的部件包括：

油氣支撐本體，其集成液位、位移、間隙傳感器，并以信號(hào)的形式向油氣支撐控制器發(fā)送數(shù)據(jù)；

油路控制臺(tái)，其集成油路開(kāi)關(guān)控制、油路比例控制及油路壓力傳感器，并以信號(hào)的形式與油氣支撐控制器交換數(shù)據(jù)；

氣路控制臺(tái)，其集成氣路開(kāi)關(guān)控制、氣路比例控制及氣路壓力傳感器，并以信號(hào)的形式與油氣支撐控制器交換數(shù)據(jù)；

外部供電，用于提供220vac；

顯示器，用于油氣支撐控制器人機(jī)交互輸出；

鍵盤(pán)鼠標(biāo)，用于油氣支撐控制器人機(jī)交互輸入；

垂直度傳感器，用于監(jiān)測(cè)油氣支撐及試件的垂直度，并以信號(hào)的形式向油氣支撐控制器發(fā)送數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述油氣支撐控制器包括：本體測(cè)控接口，油路測(cè)控接口，氣路測(cè)控接口，電源轉(zhuǎn)換模塊，顯示器接口，usb接口，實(shí)時(shí)處理器，預(yù)留采集接口。

進(jìn)一步的，所述本體測(cè)控接口在所述控制器外部與油氣支撐本體的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)線纜相連；所述油路測(cè)控接口在所述控制器外部與液壓控制臺(tái)的插座通過(guò)線纜相連；所述氣路測(cè)控接口在所述控制器外部與氣體控制臺(tái)的插座通過(guò)線纜相連；所述電源轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)接插件將外部220vac轉(zhuǎn)換為直流電壓，并通過(guò)線纜給實(shí)時(shí)處理器供電；所述顯示器接口在控制器外部與顯示器通過(guò)線纜相連；所述usb接口在控制器外部與usb鍵盤(pán)鼠標(biāo)相連；所述預(yù)留采集接口在控制器外部與垂直度傳感器通過(guò)線纜相連；在所述控制器內(nèi)部，本體測(cè)控接口、油路測(cè)控接口、氣路測(cè)控接口、電源轉(zhuǎn)換模塊、顯示器接口、usb接口、預(yù)留采集接口分別通過(guò)電路與實(shí)時(shí)處理器相連。

進(jìn)一步的，所述電源轉(zhuǎn)換模塊用于提供24vdc。

一種上述油氣支撐控制器的控制方法，包括如下步驟：

s1、開(kāi)啟油氣支撐系統(tǒng)中的環(huán)形靜壓支撐；

s2、預(yù)充壓過(guò)程：?jiǎn)?dòng)閉環(huán)a；

s3、試件預(yù)頂起過(guò)程：結(jié)束閉環(huán)a，啟動(dòng)閉環(huán)b、閉環(huán)c；

s4、試件位置保持，模態(tài)試驗(yàn)過(guò)程：結(jié)束閉環(huán)b、閉環(huán)c，啟動(dòng)閉環(huán)d、閉環(huán)e；

s5、模態(tài)試驗(yàn)結(jié)束，試件落下過(guò)程：結(jié)束閉環(huán)d；

其中閉環(huán)a：主反饋為油腔壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為油路電控閥；

其中閉環(huán)b：主反饋為氣腔壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣路電控閥；

其中閉環(huán)c：主反饋為油氣支撐內(nèi)油液的液位，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為油路電控閥；

其中閉環(huán)d：主反饋為油氣支撐的活塞面位移，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為油路電控閥；

其中閉環(huán)e：主反饋為油氣支撐內(nèi)油液的液位，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣路電控閥。

(三)有益效果

實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的四個(gè)油氣支撐的獨(dú)立閉環(huán)控制，所述油氣支撐控制器是一種多種信號(hào)輸入、多控制閉環(huán)同時(shí)解算、多控制閉環(huán)切換、多控制輸出的閉環(huán)控制器；所述控制方法符合油氣支撐工作流程，完全適用于利用油氣支撐進(jìn)行的模態(tài)試驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明油氣支撐控制器應(yīng)用示意圖。

圖2本發(fā)明油氣支撐控制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3本發(fā)明油氣支撐控制器的控制方法邏輯框圖。

圖4本發(fā)明油氣支撐控制器的控制方法中閉環(huán)a、閉環(huán)b、閉環(huán)c、閉環(huán)d、閉環(huán)e示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1：

一種油氣支撐控制器，與所述油氣支撐控制器7連接的部件包括：

油氣支撐本體1，其集成液位、位移、間隙傳感器，并以信號(hào)的形式向油氣支撐控制器發(fā)送數(shù)據(jù)；

油路控制臺(tái)2，其集成油路開(kāi)關(guān)控制、油路比例控制及油路壓力傳感器，并以信號(hào)的形式與油氣支撐控制器交換數(shù)據(jù)；

氣路控制臺(tái)3，其集成氣路開(kāi)關(guān)控制、氣路比例控制及氣路壓力傳感器，并以信號(hào)的形式與油氣支撐控制器交換數(shù)據(jù)；

外部供電4，用于提供220vac；

顯示器5，用于油氣支撐控制器人機(jī)交互輸出；

鍵盤(pán)鼠標(biāo)6，用于油氣支撐控制器人機(jī)交互輸入；

垂直度傳感器8，用于監(jiān)測(cè)油氣支撐及試件的垂直度，并以信號(hào)的形式向油氣支撐控制器發(fā)送數(shù)據(jù)。

參照?qǐng)D2:

所述油氣支撐控制器7包括：本體測(cè)控接口71，油路測(cè)控接口72，氣路測(cè)控接口73，電源轉(zhuǎn)換模塊74，顯示器接口75，usb接口76，實(shí)時(shí)處理器77，預(yù)留采集接口78。

所述本體測(cè)控接口71在所述控制器外部與油氣支撐本體1的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)線纜相連，所述油路測(cè)控接口72在所述控制器外部與液壓控制臺(tái)2的插座通過(guò)線纜相連，所述氣路測(cè)控接口73在所述控制器外部與氣體控制臺(tái)3的插座通過(guò)線纜相連，所述電源轉(zhuǎn)換模塊74通過(guò)接插件將外部220vac轉(zhuǎn)換為直流電壓，并通過(guò)線纜給實(shí)時(shí)處理器77供電，所述顯示器接口75在控制器外部與顯示器5通過(guò)線纜相連，所述usb接口76在控制器外部與usb鍵盤(pán)鼠標(biāo)6相連，所述預(yù)留采集接口78在控制器外部與垂直度傳感器8通過(guò)線纜相連；在所述控制器內(nèi)部，本體測(cè)控接口71、油路測(cè)控接口72、氣路測(cè)控接口73、電源轉(zhuǎn)換模塊74、顯示器接口75、usb接口76、預(yù)留采集接口78分別通過(guò)電路與實(shí)時(shí)處理器77相連。

所述本體測(cè)控接口71用于接收油氣支撐本體1上的所述信號(hào)并為其供電。

所述油路測(cè)控接口72用于接收油路控制臺(tái)2上的所述信號(hào)并為其供電，還將控制信號(hào)發(fā)送至油路控制臺(tái)2。

所述氣路測(cè)控接口73用于接收氣路控制臺(tái)3上的所述信號(hào)并為其供電，還將控制信號(hào)發(fā)送至氣路控制臺(tái)3。

所述電源轉(zhuǎn)換模塊74用于提供24vdc。

所述預(yù)留采集接口78，用于接收垂直度傳感器8的信號(hào)并為其供電。

參照?qǐng)D3、4：

所述油氣支撐控制器的控制方法，包括如下步驟：

s1、開(kāi)啟油氣支撐系統(tǒng)中的環(huán)形靜壓支撐；

s2、預(yù)充壓過(guò)程：?jiǎn)?dòng)閉環(huán)a；

s3、試件預(yù)頂起過(guò)程：結(jié)束閉環(huán)a，啟動(dòng)閉環(huán)b、閉環(huán)c；

s4、試件位置保持，模態(tài)試驗(yàn)過(guò)程：結(jié)束閉環(huán)b、閉環(huán)c，啟動(dòng)閉環(huán)d、閉環(huán)e；

s5、模態(tài)試驗(yàn)結(jié)束，試件落下過(guò)程：結(jié)束閉環(huán)d。

其中閉環(huán)a：主反饋為油腔壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為油路電控閥；

其中閉環(huán)b：主反饋為氣腔壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣路電控閥；

其中閉環(huán)c：主反饋為油氣支撐內(nèi)油液的液位，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為油路電控閥；

其中閉環(huán)d：主反饋為油氣支撐的活塞面位移，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為油腔電控閥；

其中閉環(huán)e：主反饋為油氣支撐內(nèi)油液的液位，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣路電控閥。