基于ARM的电液伺服地震模拟器.pdf

《基于ARM的电液伺服地震模拟器.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第1期2012年1月机电产品开崖与刨新Development＆InnovationofMachinery&ElectricalProdlletflV01．25．No．1Jan．。2012文章编号：1002—6673(2012)OI一030--02基于ARM的电液伺服地震模拟器王通朝(西安航天动力机械厂，陕西西安710025)摘要：通过框图介绍了ARM控制器设计方法。以及伺服系统驱动简化数学模型的地震模拟器液压系统的设计方法，同时介绍了通过ARM控制器控制液压伺服系统，使地震模拟器工作台发生剧烈震动，

2、从而达到模拟地震效果的方法。关键词：地震模拟器；伺服；ARM控制器中图分类号：TB47文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2012．01．012O引言近几年，大强度地震灾害在全球范围内频频发生。加强人类对地震的了解和认识是提高人类应对地震灾害，减少伤害的必要手段。地震模拟器就是为了便于人类了解地震．通过基于ARM的电液伺服控制系统的方法。研制的一种全新设备。地震是地壳的一种强烈波动，其波形是两种波的合成，一种为纵波也称P波(P—waveorprimarywave)，另一种

3、为横波也称S波(S—waveorsecondarywave)。地震是多个子波叠加的结果，振幅、速度、时间、频率决定子波的动态特性。地震子波波形的确定要通过大量观察实际地质数据确定，简略掉地质结构的影响，我们可以用模拟产品达到相似的模拟效果。本文根据模拟产品试验中的振动试验的要求，对试验对象进行分析、计算并设计了基于ARM的电液伺服控制系统。1电液伺服系统构成与工作原理1．1电液伺服系统构成电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等特点，在航空、航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到了广泛的应

4、用。本振动试验系统所用的电液伺服系统的原理框图如图l所示。系统由油源、伺服阀、液压缸i部分组成。油源由油箱、液压泵、冷却器、滤油器及各种状态检测仪表组成，为系统提供动力源。伺服阀为比例流量阀，I接收控制器输出的控制信号，并转化为流量输出。液压～l收稿日期：2011-11—07：作者简介：王通朝(1962一)，男，高级工程师。从事机电产f品开发工作。I30缸为双杆液压缸，将伺服阀输出的流量信号转化为振动台的运动速度。系统中共有五组伺服阀与液压缸组成的电液伺服系统。驱动振动台实现垂直振动、水平振动和摆动。1．2

5、运动参数估算设平台做振幅为A，频率为∞的正弦运动，则其位移X、速度V及加速度a分别为：X=AsinoJtXm=AV=oJAcostotVm=∞Aa=-02AsinoJtam==002A依据以上公式可估算出系统的最大位移、速度、加速度等参数。1．双杆液压缸2．比例伺葳阀3．压力表4．比倒溢流阀5．安全闲6．卸荷网7．冷却嚣8．精滤嚣9．液位计lO．温度计11．油泵12．单向阀13．吸滤器14．回油滤油器图l电液伺服系统原理图1．3液压系统驱动力估算(1)垂直方向驱动力(克服重力及产生加速度力)：Fl--mrg

6、+mla开发与创新其中：m，振动台及负载总质敞；u乖“振动最大加速度。(2)水甲打向驱动山(克服摩擦力及产生加速度)：F产肛m29+m2a其中：m厂上平台总质趟；斗一摩擦系数；a一水平振动盛大加速度。依槲系统运动参数及所需液JK驱动力进行液压系统选型计算及性能估箅。2AllM的控制器设计控制系统包括I：控机和ARM控制器曲个部分，通过CAN总线进{n匝信，实现远程挖制。控制系统功能框图如图2所目i。图2电液伺服控制系统功能框图T控机主要完成人机交互的丁作．根据用户的操作．通过CAN总线向ARM控制器发送命令

7、．控制电液伺服系统1作．检测并娃示电液伺服系统的T作状态。CAN总线是现场总线的一种．能有效的支持具有高可靠性及安全性要求的分布式实时控制系统，最高传输速率为1Mbps。ARM控制器接收1。控机通过CAN总线发送的命令．控制电液伺服系统T作．并将系统的状态通过CAN总线发送至丁控机．实现系统状态的实时监测。ARM控制器采用LPC2294作为CPU。LPc2294是·款基于ARM7核心的微控制器．具有256kB的Flash和16kB的RAM．并内置lO位AD转换器，CAN控制器等外设资源．非常适合T拄领域的应

8、用。本设计中的ARM控制器具有丰富的开关量、模拟量输入输}{{接口，用于控制电液伺服系统的运行并检测其状态。其中用来控制伺服阀的模拟世输m信号和位移传感器的输人信号通过信号调理电路组成模拟负反馈系统，有效的提高了系统的可靠性和稳态性能。3控制系统软件设计控制系统软件包括f。拄机软件和ARM拄制器软件所部分。1。控机拄制软件完成片"，交互的I+作．发送j}j户的操件命令并缸玳系统I件状态。本文采用LabView平台