采用虛擬儀表實現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特性測試從時域和頻域兩方面進行，虛擬儀表提供一套自動測試方案。測試開始后，自動產生一路標準信號作為被測對象的激勵輸入，同時提供一個數據采集通道，采樣輸出端的響應信號。①時域分析：虛擬儀表采集到階躍響應波形后立即進行數值分析，計算出上升時間tr、峰值時間tp、最大超調量Mp、振蕩次數N和調整時間ts等；②頻域分析：虛擬儀表輸出正弦激勵掃描信號，同時輸入系統的響應波形。通過對輸入輸出信號進行相關分析可獲得準確的響應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據，擬合這些數據后繪出幅、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，在監視窗口中的信號波形為一臺液壓伺服裝置的階躍響應曲線。
圖3 液壓裝置測試和仿真的虛擬面板
對液壓系統(或裝置)的仿真，是按照給定的傳遞函數，在施予一定激勵的條件下計算出系統的響應輸出波形。激勵和響應波形同時送往波形監視窗口顯示。虛擬儀表可實現動態仿真，即仿真得出波形是動態變化的，與現實物理信號相類似。此外，用戶在仿真過程中還可隨時修改有關參數，從而觀察到參數變化對系統的影響。仿真對象分為積分環節、慣性環節、振蕩環節以及它們的組合系統。仿真結束后，虛似儀表自動提供仿真報告，在報告中給出各動態特性參數及圖表形式的階躍響應曲線、波德圖和奈奎斯特圖等。圖4所示為三階系統仿真的部分LabVIEW框圖程序。對于高階的仿真計算則用Borland C++工具編寫，并生成DLLs與 LabVIEW程序進行鏈接。
圖4 三階仿真LabVIEW程序
基于LabVIEW平臺開發的虛擬儀表在液壓裝置的動特性測試和仿真應用中，具有性能穩定、可靠、測試效率高及儀器裝卸方便快捷等優點。與獨立儀器或組合式分立儀器比較，其主要優點表現為：(1)自動產生測試(仿真)報告，減輕了測試工作量，防止人為誤差；(2)在線、離線測試；(3)支持仿真計算；(4)易于實現復雜算法；(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，價格低廉，攜帶也方便。(end)
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