一种位移测量的电液伺服阀动态性能测试方法

摘要

本发明是一种基于位移测量的电液伺服阀动态性能高精度测试方法，属于电液伺服阀的测试技术领域。本发明采用位移传感器作为无载油缸运动检测元件，位移信号和电流信号经过硬件调理、A/D转换、数字滤波、微分变换、移相处理和相关分析，精确测试电液伺服阀动态性能。本发明采用精确频率测试与插值计算相结合的方式，消除了信号源产生的正弦信号频率误差，有效减少了由于激励信号误差而造成的测试误差，显著提高了电液伺服阀的动态性能特别是相频特性的测试精度。

主权项

1.一种位移测量的电液伺服阀动态性能测试方法，其特征在于：采用位移传感器作为无载油缸运动检测元件，位移信号和电流信号经过硬件滤波放大后，由板载FIFO的高速采集卡对这两路信号进行同步A/D转换，由计算机软件对两路信号进行相同的数字滤波，对位移信号进行微分变换、移相处理后得到无载油缸速度信号，再通过两路信号的相关分析精确计算得到伺服阀的动态特性；采用自适应均值滤波法，去除噪声信号；在A/D采样速率不变的情况下，不同激励频率下的周期数据量是不一样的，若采样速率为fs，一个波形周期内最小采样点数为50，则滤波点数K与测试频率fc存在如下关系：$K\le \frac{1}{50}\frac{f_s}{f_c},$K≥1微分处理的作用是根据数字滤波后的位移计算出速度值，其基本原理是根据相邻两点间位移变化量和时间间隔，计算出两点的速度值；若采样速率为fs，位移数据为Si，则速度Vi可通过如下公式计算得到：Vi＝(Si+1-Si)fs 相关分析的作用是将伺服阀的输入电信号和输出速度信号进行相关变换，计算两者间的幅值比和相位差；相关分析是一种基于相关滤波的处理算法，它对干扰噪声有很好的抑制作用；根据微分处理算法可知，微分过程计算的是两点间的平均速度，而不是瞬时速度，这就对最后结果造成了相位误差；移相变换的作用是进一步提高处理精度，减少微分过程的相位误差，特别是高频段更加重要；若一个周期的波形点数为N，则移相变换后的相位差θ1与原始相位差θ0之间存在如下关系：${\theta }_i={\theta }_0-\frac{\pi }{N}$ 根据以上关系式可以对因微分变换造成的相位误差进行修正，从而保证了测试精度；测试信号的频率主要是由信号发生器卡中晶体振荡器、分频计数器和波形点数决定的；晶体振荡器频率一般是固定不变的，测试频率是通过设置分频计数器和波形点数来进行改变，若晶振频率为f0，分频计数器值为K，波形点数为N，则信号频率fc可用下式计算：$f_c=\frac{f_0}{\mathrm{KN}}$ 由于分频计数器值和波形点数只能设置为整数，因此在一些特殊的频率测试点，信号发生器卡产生的信号具有较大的频率误差；经过分析可知，频率误差将随着测试点频率的增加迅速加大。