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申请/专利权人：西南大学

摘要：本发明提供了一种静液压传动装置算法论证实验台架，其包括静液压传动装置、静液压传动排量控制装置、电动机转速控制装置、负载制动力矩调节与转速转矩测量装置、数据通讯中转及运行监控装置、上位机算法验证模块等，该发明的实验台架在硬件层使用Can总线对各个节点控制器进行数据通讯，当节点控制器收到数据后使用内置的控制算法与相应的传感器对执行器进行独立控制，具有控制分散、操作和管理集中的特点，并采用多层分级、合作自治的结构形式。该架构在一定程度上保证了整个系统的易用性、稳定性、实时性与高效性。

主权项：1.一种静液压传动装置算法论证实验台架，其包括静液压传动装置、静液压传动排量控制装置、电动机转速控制装置、负载制动力矩调节与转速转矩测量装置、数据通讯中转及运行监控装置、上位机算法验证模块，其特征在于：静液压传动装置作为实验台架的传动部件，用于配合完成各类算法的论证；静液压传动排量控制装置用于对静液压传动装置的排量、转速进行控制；电动机转速控制装置用于调节静液压传动装置的排量上限，及对电机转速进行闭环控制；负载制动力矩调节与转速转矩测量装置用于对静液压传动装置的负载大小进行调节，同时测量静液压传动装置动力输出轴的转速转矩数据；数据通讯中转及运行监控装置用于对算法论证实验台架的执行器进行监控与数据分发，对传感器进行数据采集、分析及上传，对算法论证实验台架的安全运行提供保障；上位机算法验证模块用于提供人机交互界面，同时对算法论证实验台架上传的数据进行计算处理、数据存储，并将处理后的数据下发到算法论证实验台架执行；所述执行器部分具体包括电动机1、步进电机6、继电器13、散热器9、磁粉制动器10；所述传感器具体包括：第一绝对值编码器4-1、第二增量式编码器4-2、转速转矩传感器11、电流互感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器；静液压传动装置3包括液压油过滤器20，静液压传动装置动力输出轴21，静液压传动装置排量控制轴22，静液压传动装置动力输入轴23，液压油流入口24，液压油流出口25，其中，静液压传动装置排量控制轴22通过控制静液压传动装置内部斜盘倾角，进而控制液压油的排量，流量变大后，静液压传动装置动力输出轴21的转速提高；静液压传动装置排量控制装置包括第二节点控制器15-2、第一直流开关电源12-1、步进电机驱动器2、联轴器8、步进电机6、第一绝对值编码器4-1、同步轮、同步带，其中，第二节点控制器15-2内写有实时控制算法，其在收到目标转动角度后，通过输出对应脉冲数控制步进电机驱动器2，进而驱动步进电机6转动；利用联轴器8对静液压传动装置排量控制轴22进行传动，同步轮配合同步带将步进电机6输出轴的转角同步传动给第一绝对值编码器4-1，以用于对实际转动角度进行检测，并回传数据到第二节点控制器15-2，进行闭环控制，其中第一直流开关电源12-1对步进电机6、步进电机驱动器2供电；电动机转速控制装置包括电动机变频器5、第二增量式编码器4-2、同步轮、同步带、第二节点控制器15-2，当第二节点控制器15-2收到转速指令后，先根据内部“频率\转速”转换函数，控制电动机变频器5驱动电动机1按设定频率运行，为确保转速的精准，同步轮配合同步带将电动机1输出轴的转速同步传动给第二增量式编码器4-2，以此测量电动机1的实际转速，并回传数据到第二节点控制器15-2，以对电动机实现更高精度的闭环转速控制；负载制动力矩调节与转速转矩测量装置包括磁粉制动器控制器7、转速转矩传感器11、磁粉制动器10、第二直流开关电源12-2、第三节点控制器15-3、凸缘联轴器；当第三节点控制器15-3收到制动力矩数据后，控制磁粉制动器控制器7产生对应电流，进而对磁粉制动器10的制动力矩进行控制，转速转矩传感器11通过凸缘联轴器与静液压传动装置动力输出轴21进行连接，并通过RS485总线回传采集到的转速转矩数据到第三节点控制器15-3，第三节点控制器15-3收到后，通过CAN总线将数据回传到第四节点控制器15-4，后进行数据封包，通过无线串口模块16，将数据包发送到与电脑18相连接的无线串口转USB模块17，电脑18收到数据后，将数据传入上位机算法验证模块进行处理；数据通讯中转及运行监控装置包括第四节点控制器15-4、第五节点控制器15-5、当第四节点控制器15-4收到上位机下发的数据包后，将按内置的协议对数据进行解码和校验，并通过CAN总线分发到第一节点控制器15-1、第二节点控制器15-2、第三节点控制器15-3中，对应的节点控制器在接收到数据后，执行相应指令；第五节点控制器15-5将一直采样第四节点控制器15-4以一定频率输出的脉冲信号，以此来监测第四节点控制器15-4是否正常运行，如第四节点控制器15-4出现错误，第五节点控制器15-5将替换其工作，保证系统稳定性；上位机算法验证模块具有数据编码器、数据解码器、数据存储器、人机交互界面、算法数据接口，使用MatlabGUI实现该模块的人机交互功能，其中人机交互界面包含绘图部分、数据\状态显示和交互按钮三个部分，其中绘图部分用于将具有时间戳的期望值、实际采样值进行显示；数据存储器将具有时间戳的期望值、实际采样值的数据存入excel文件中；算法数据接口部分使用Simulink调用各类控制算法，并验证各类算法的实际效果；数据解码部分使用内置协议对收到的数据包进行校验及解码；数据编码部分使用内置协议对将要下发的数据进行封包。

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