采用虚拟仪表实现液压装置的动特性测试和仿真
图2 液压伺服装置性能测试原理图
液压伺服装置的动态特性测试从时域和频域两方面进行，虚拟仪表提供一套自动测试方案。测试开始后，自动产生一路标准信号作为被测对象的激励输入，同时提供一个数据采集通道，采样输出端的响应信号。①时域分析：虚拟仪表采集到阶跃响应波形后立即进行数值分析，计算出上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、振荡次数N和调整时间ts等；②频域分析：虚拟仪表输出正弦激励扫描信号，同时输入系统的响应波形。通过对输入输出信号进行相关分析可获得准确的响应信号幅值及相位滞后。逐步变更扫描信号的频率，就测出多组不同的数据，拟合这些数据后绘出幅、相频特性曲线，并求出穿越频率ωc、幅值和相位裕量kg、γ。如图3所示，在监视窗口中的信号波形为一台液压伺服装置的阶跃响应曲线。
图3液压装置测试和仿真的虚拟面板
对液压系统(或装置)的仿真，是按照给定的传递函数，在施予一定激励的条件下计算出系统的响应输出波形。激励和响应波形同时送往波形监视窗口显示。虚拟仪表可实现动态仿真，即仿真得出波形是动态变化的，与现实物理信号相类似。此外，用户在仿真过程中还可随时修改有关参数，从而观察到参数变化对系统的影响。仿真对象分为积分环节、惯性环节、振荡环节以及它们的组合系统。仿真结束后，虚似仪表自动提供仿真报告，在报告中给出各动态特性参数及图表形式的阶跃响应曲线、波德图和奈奎斯特图等。图4所示为三阶系统仿真的部分LabVIEW框图程序。对于高阶的仿真计算则用Borland C++工具编写，并生成DLLs与 LabVIEW程序进行链接。
图4 三阶仿真LabVIEW程序
基于LabVIEW平台开发的虚拟仪表在液压装置的动特性测试和仿真应用中，具有性能稳定、可靠、测试效率高及仪器装卸方便快捷等优点。与独立仪器或组合式分立仪器比较，其主要优点表现为：(1)自动产生测试(仿真)报告，减轻了测试工作量，防止人为误差；(2)在线、离线测试；(3)支持仿真计算；(4)易于实现复杂算法；(5)用户自定义测试的模式、功能等。此外，虚拟仪表比同功能的集成仪器体积小，价格低廉，携带也方便。(end)
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