一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法与流程

    专利2026-01-26  9


    本发明涉及真恒应变速率控制相关,尤其涉及一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法。


    背景技术:

    1、随着航天航空材料测试的不断深入,对于材料超塑性变形的研究需求日益增多,因此对于高温下超塑性变形的真恒应变控制精度提出了更高的要求,电子万能材料试验机所能实施的恒应变速率拉伸实验都是指工程恒应变速率这对于常规材料的塑性变形而言实质上就是近似的处理,对于超塑性材料而言,就完全不能满足精度要求,目前国际普遍承认的英国instron、日本岛津和美国mts公司所生产的电子万能材料试验机都不能实现真实恒应变速率的拉伸实验,国内,长春试验机研究所、济南试验机厂生产的万能材料试验机,以及1997年长春试验机厂与德国多利公司合作开发的新型万能材料试验机也都未能实现真实恒应变速率拉伸的功能,一般国外品牌的试验机提供了位移、负荷、变形闭环控制功能,已经集成在整机系统中,无法在已有系统中开发真应变控制算法,所以大部分真应变速率控制只能采用开环控制方式,通过设置开环控制模式直接改变输出电压大小,使得真应变控制速率达到误差范围以内,但是开环控制精度差,通过上位机给定命令有一定的滞后性,因此通过将闭环控制系统引入到真恒应变速率控制中,可以实时进行控制误差消除,测控达到每秒1000次的实时控制频率,所以就特别需要一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法。

    2、但是现有的真恒应变速率控制方法,都采用开环控制,开环控制是一种无反馈控制,需要对系统进行多次调优,依据经验进行调试等,开环控制的误差也比较大,只能通过一段时间内的统计,使一段时间内的精度控制在一定范围内。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,以解决上述背景技术中提出的现有的真恒应变速率控制方法,都采用开环控制,开环控制是一种无反馈控制,需要对系统进行多次调优,依据经验进行调试等,开环控制的误差也比较大,只能通过一段时间内的统计,使一段时间内的精度控制在一定范围内的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,该基于闭环控制的真实恒应变速率控制系统由pc上位机软件、全闭环运动伺服控制器、电子万能试验机、拉伸夹具和光栅测量装置组成,所述全闭环运动伺服控制器由伺服驱动编码器采集接口、光栅编码器采集接口、da输出接口和负荷采集接口组成。

    3、优选的,所述全闭环运动伺服控制器通过pid算法,将真实恒应变e=ln((δl+l)/l),作为闭环控制的反馈信号,进行闭环控制,所述控制器可以通过网络接口设置l参数。

    4、优选的,所述光栅编码器采集接口设置有两组,所述采用测配置光栅进行采集式样的变形。

    5、优选的,包括以下步骤:

    6、步骤1:输入真实恒应变的速度命令;

    7、步骤2:设定式样标距l;

    8、步骤3:通过伺服驱动编码器采集接口采集位移数据,通过光栅编码器采集接口采集式样变形数据,通过负荷采集接口采集负荷数据;

    9、步骤4:运动伺服控制器根据步骤的采集值以及步骤设定的l,通过pid算法,将真实恒应变e=ln((δl+l)/l)进行计算;

    10、步骤5:将执行结果作为反馈,与步骤输入的真实恒应变的速度命令之间进行比对;

    11、步骤6:根据步骤的比对结果运动伺服控制器通过khz的闭环控制,按照步骤设定真实恒应变的速度,移动到真实恒应变目标;

    12、步骤7:通过重复步骤到步骤,不断的调节控制系统。

    13、与现有技术相比,本发明的有益效果是:该基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,本发明针对真恒应变速率开环控制的缺点,将闭环控制引入到真恒应变速率控制中,采用实时条件偏差,消除控制误差,真恒应变的l0在实际应用过程中是一个设定的参数,需要根据试验需求进行设定,本发明提供一种通过网络协议的方式将参数发送到控制系统中,控制系统通过用户设定的l0实时计算真应变反馈,闭环控制系统实现工程恒应变速率的控制,可以达到稳定地控制的目的,同时本发明保护了恒应变速率和闭环控制相结合的方法,达到精确恒应变速率控制效果的方法;保护了通道数字传输形式包括网络、串口等将参数l0传递到下位机的方法。



    技术特征:

    1.一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,该基于闭环控制的真恒应变速率控制系统由pc上位机软件、全闭环运动伺服控制器、电子万能试验机、拉伸夹具和光栅测量装置组成,所述全闭环运动伺服控制器由伺服驱动编码器采集接口、光栅编码器采集接口、da输出接口和负荷采集接口组成。

    2.根据权利要求1所述的一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,其特征在于:所述全闭环运动伺服控制器通过pid算法,将真实恒应变e=ln((δl+l0)/l0),作为闭环控制的反馈信号,进行闭环控制,所述控制器可以通过网络接口设置l0参数。

    3.根据权利要求1所述的一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,其特征在于:所述光栅编码器采集接口设置有两组,所述采用2侧配置光栅进行采集式样的变形。

    4.根据权利要求1所述的一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,其特征在于:包括以下步骤:


    技术总结
    本发明提供一种基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,该基于闭环控制的真实恒应变速率控制系统由PC上位机软件、全闭环运动伺服控制器、电子万能试验机、拉伸夹具和光栅测量装置组成,全闭环运动伺服控制器由伺服驱动编码器采集接口、光栅编码器采集接口、DA输出接口和负荷采集接口组成。该基于闭环控制的真恒应变速率控制方法,针对真恒应变速率开环控制的缺点,将闭环控制引入到真恒应变速率控制中,采用实时条件偏差,消除控制误差,真恒应变的L0在实际应用过程中是一个设定的参数,需要根据试验需求进行设定,本发明提供一种通过网络协议的方式将参数发送到控制系统中,控制系统通过用户设定的L0实时计算真应变反馈。

    技术研发人员:袁庆一,孙宝瑞,王月明,魏岩,陈培培,杨添博,张泳
    受保护的技术使用者:中机试验装备股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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