智能传感器在电液伺服同步控制中的应用
时间:2019-01-18 18:39:15 来源:万达娱乐官网 作者:匿名


在电液伺服系统中,同步控制的应用非常重要。随着液压技术在工程领域的应用越来越多,大型设备的承载能力或布局增加,需要多个执行器同时驱动一个工作部件,同步运动更加突出。电液伺服系统通常使用闭环控制,所使用的传感器在提高整体系统控制精度方面起着重要作用。通用电液伺服系统中使用的传感器仅用于信号和位移检测,对提高整个系统的同步精度没有多大意义。随着传感器技术的不断发展,出现了新的智能传感器。这种新型智能传感器不仅具有传统传感器的基本功能,而且还大大提高了信息处理,抗干扰能力,稳定性和可靠性。目前,这种智能传感器在液压系统中的应用尚处于起步阶段,因此有必要对其进行研究[1~4]。

本文对传统的电液伺服同步控制系统进行了改进,将系统中的公共位置传感器改为智能传感器,将设计的智能传感器应用于系统,提高液压升降系统的同步运动精度。 。 。两个液压缸的同步运动由智能传感器反馈控制。当两个气缸位置不同步时,智能传感器发送相应的调节信号。智能传感器协调两个气缸的运动以减少同步误差。实验分析证明,智能传感器具有实现位置跟踪和减少同步运动误差的性能。

1系统设计

在本文设计的电液伺服阀控液压缸同步电路中,两个液压缸C1和C2的位置在运动过程中需要同步,系统结构如图1所示。 ,F1,F2:是两个液压缸传感器,主要由位置传感器和压力传感器组成,与微处理器形成智能传感器。两个位置传感器反映两个液压缸的实际位置信息u1 .u2,压力传感器反映由负载变化和环境干扰引起的信号变化: Z1Z2。当两个液压缸具有位置偏差并且不同步时,位置信号ui和uz,压力信号: 1和::被传送到微处理器。在微处理器中分析和比较信号之后,产生偏置电流。它被送到电动液压阀SV以向位于该位置后面的液压缸供应更多的油,并且更少的油供应到位于该位置之前的液压缸以维持两个液压缸的同步精度。2智能传感器设计

2. 1智能传感器的基本结构和特点

从结构上讲,本文设计的智能传感器主要由经典传感器和微处理器单元的两个中心部分组成。图2显示了智能传感器系统的框图。其中包括信号预处理和模拟信号数字输入接口;微处理器包含MP,ROM,RAM,PROM信息处理和校正软件,它就像一个人脑可以是单片机,单板机,或微机系统;具有D/A转换和驱动电路的输出接口。

2.1.1数据输出接口电路

智能传感器输出的数字信号具有远程通信的能力。传感器挂在数据总线上,通过总线进行数据传输。它采用工业标准电压0~5 V,电流4~20 mA。为了解决分布式控制和检测问题,采用了新的现场总线控制技术,通过智能传感器通信协议HART与现有的(4~20 mA)模拟系统兼容,实现了协议的同步通信。模拟信号和数字信号。通用传感器接口芯片USIC和信号调理电路SCA2095

2.1.2微处理器

微处理器是智能传感器的核心,可控制测量过程并执行数据处理。它的设计和选择考虑了传感器的测量速度,精度,分辨率和数据处理能力。本文中使用的微处理器应考虑产品质量和可靠性,以及降低成本,简化结构,芯片尺寸要求和广泛的应用。因此,在该实验中,单芯片8031用于处理。

2.1.3智能传感器的功能特性

智能传感器的自补偿和计算功能为传感器位置和非线性补偿开辟了新的途径。即使传感器的处理不那么精确,只要能够确保其可重复性,传感器的计算功能就可以获得更准确的测量结果。而智能传感器的自检,自诊断和自校准功能也为传感器的高精度和高适应性奠定了基础。

2. 2智能传感器的工作原理

智能传感器的功能框图如图3所示。该图包括两部分:检测和传输。测量位置通过隔离膜片作用于扩散电阻,导致电阻发生变化。扩散电阻连接到惠斯通电桥,电桥的输出代表测量位置。在硅晶片上制造辅助传感器以检测干扰的影响。在同一芯片上检测位置和干扰,并通过多路开关将这两个信号发送到A/D转换器进行模数转换,并将数字信号发送到传输部分,由微处理器。这些数字。存储在ROM中的主程序控制传感器的整个操作。 PROM负责由干扰引起的误差补偿,设定数据存储在RAM中,EEPROM用作ROM的备份存储器。来自现场通信器的通信脉冲叠加在发射器输出的电流信号上。一方面,I/0将来自现场通信器的脉冲与信号分离并将其发送到CPU。另一方面,设定的传感器数据,自诊断结果和测量结果被发送到现场通信器以供显示。3仿真实验分析

将本文设计的智能传感器应用于电液伺服同步控制,并利用Matlab/Simulink仿真,得到系统仿真曲线。由于使用相同的负载,因此无法有效地比较传感器变化对系统同步精度的影响。因此,在该实验中使用20kg/100kg的不同载荷。图4显示了使用传统传感器时1和2个气缸之间的位置同步误差。图5显示了使用智能传感器时1号气缸和2号气缸之间的位置同步误差。相比之下,使用智能传感器时系统的同步误差明显小于普通传感器的同步误差,因此智能传感器的应用可以获得更好的控制效果。

4。结论

通过分析比较,本文设计的智能传感器在同步控制应用中具有优于其他传感器的优点,可有效提高液压同步系统的同步精度。在负载变化,外部干扰等情况下,智能传感器在稳定性和精度方面表现良好,为智能传感器在液压系统中的应用奠定了基础。

摘录自:中国传感器交易网络

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