比例控制器的測試

比例控制放大器和比例電磁鐵性能優劣直接影響比例閥的綜合性能。對于單個部件如比例控制放大器和比例電磁鐵都能達到設計要求，組成系統后不一定符合系統的要求，其原因是系統中存在各單元之間的參數匹配問題。

對比例控制系統綜合性能的測試，利用系統中各單元的可調部分，調整相應的參數，可以使系統達到最佳匹配。

1．測試系統

測試系統設計目標是完成比例控制放大器性能測試，包括輸出/輸出特性、顫振信號（波形、幅值和頻率）、斜波發生器性能測試；比例控制器的匹配測試（調試），主要包括電流一力特性、力一位移特性、力一輸入信號變化階躍響應、幅頻特性、初始電流以及輸出范圍調試等。

系統主要由控制柜、機械傳動（支撐）系統、信號轉接盒、PXI系統及其他部分組成。

機械傳動系統主要為被測產品提供必要的支撐和相應的機械傳動，主要包括力傳感器變送器、位移傳感變送器，其中直線步進電動機為比例控制器提供模擬負載。

控制系統包括系統電源控制、信號發生與采集、硬件驅動。控制系統是軟件和硬件結合的樞紐，是PXI系統的一部分。

數據采集及顯示部分的功能是把控制信號、被測量以及其他輔助測試參數，通過軟件轉化為實時顯示的數據，并對數據進行處理得到要測試的結果。

測試系統軟件開發平臺是LabVIEW7.1。根據測試內容和測試步驟，軟件的結構采用遞進式結構，即：主程序層：由用戶界面和測試執行部分構成；第二層是測試層，負責邏輯關系的驗證及相關決策的制定；最低層是驅動層，負責與儀器、被測設備以及其他應用程序之間的通信。

軟件的主界面主要由波形圖區、數據顯示器區、數據輸入框、操作按鈕、指示燈等控件組成。

軟件主要功能如下；

(1)數據顯示與處理。所采集的有關數據主要用圖和數字框實時顯示，便于測試人員觀察數據的變化。測試結束后，提示測試人員輸入有關的參數，根據定義得到比例控制器性能的測試結果。

(2)數據保存與讀取。所測試的數據以LabVIEW提供的格式保存在本地硬盤，需要讀取數據時，選擇相應的文件，即可在測試環境里再現測試曲線。

(3)報告生成。被測試參數（曲線）以圖片的格式在MSWORD中顯示，其他測試信息和結果也一并導人文檔，便于文檔的保存和管理，具有一定的通用性。

2．測試系統工作原理

以電流力特性測試為例，根據比例電磁鐵的性能，調整比例控制放大器的可調整參數。由直線步進電動機往復移動找到比例電磁鐵的工作行程區，步進電動機上電固定不動。輸入比例控制放大器控制信號電壓，由PXI系統信號發生器生成遞增（遞減信號），由DMM記錄比例電磁鐵的電流（橫坐標），AI采集卡記錄力傳感變送器信號（縱坐標），自動完成控制信號從小大小循環過程的電流力變化曲線。為了得到該特性的有關參數，上述過程重復3次，最后得到3組（條）數據（曲線）。輸人有關數據處理的參數，即可得到該比例控制器的滯環、重復精度和線性度等測試結果。

比例控制器的力、位移特性測試時，由步進電動機往復移動作為比例電磁鐵的模擬負載，自動記錄比例控制器的位移變化對應比例電磁鐵力輸出的變化，輸入相應初始值，同樣可以計算出力滯環等參數。瞬態特性的測試與電流力變化特性測試類似，只是控制信號不同。

3．技術特點

測試系統可以精確記錄比例控制器參數變化值，可方便準確地計算出有關結果，這是傳統比例電磁鐵測試方法（比如用X-Y記錄儀）所不易完成的。

模擬負載采用步進電動機，有利于位置的精確控制，保證負載的平穩性，避免測試過程中干擾，有利保證測試精度。另外，具有凈化測試系統環境，系統維護方便等優點。

比例控制器元件制造的個別差異可以在該測試系統中進行初始狀態調試，達到比例控制放大器和比例電磁鐵的最佳匹配，保證比例控制器在一定范圍內互換而不影響比例閥的主要特性。在開發新產品階段，對于電液比例閥性能分析有很大的幫助作用。