### 计算机辅助测试系统在多功能电液伺服实验台中的应用
#### 一、引言
随着现代工业自动化水平的提高，电液伺服控制系统在众多领域如航天、国防及国民经济各部门的应用日益广泛。该系统以其高精度、快速响应及强大的控制能力受到青睐。本文介绍了一种基于计算机辅助测试（Computer Aided Testing, CAT）技术的多功能电液伺服实验台的研制过程，旨在为电液伺服控制系统的教学与科研提供一种高效、实用的平台。
#### 二、多功能电液伺服实验台概述
多功能电液伺服实验台是一种集成了多种控制模式的综合实验装置，不仅能够进行伺服阀的特性测试，还能够搭建不同类型的电液伺服控制系统，例如：
1. **电液位置伺服控制系统**：用于实现精确的位置控制。
2. **电液速度伺服控制系统**：主要用于实现速度的精确控制。
3. **电液力伺服控制系统**：实现对力或扭矩的精确控制。
通过这些控制模式的组合，研究人员可以在实验台上开展各种电液伺服控制技术的研究与开发工作。
#### 三、系统设计与实现
##### 1. 硬件设计
- **数据采集模块**：采用研华PCL-812PG采集卡进行数据采集，该采集卡具备高精度和高速度的特点，适用于实时信号处理和数据记录。
- **控制模块**：通过计算机控制实验台上的伺服电机和其他执行机构，实现对系统的精确控制。
- **接口模块**：连接伺服阀、传感器等设备，确保信号传输的准确性和稳定性。
##### 2. 软件设计
- **编程语言**：采用VC++语言编写计算机辅助测试程序，该语言支持高效的实时处理能力和良好的图形界面设计。
- **功能实现**：
- **数据采集与处理**：实现对实验过程中产生的数据进行实时采集、存储和分析。
- **控制算法实现**：内置多种控制算法，如PID控制、改进PID控制、自整定模糊控制等，用户可以根据需求选择合适的控制策略。
- **图形化显示**：将采集到的数据以图表形式展示，便于观察和分析。
#### 四、伺服阀特性测试
伺服阀是电液伺服控制系统中的关键部件，其性能直接影响整个系统的控制精度。本文对该实验台进行了伺服阀的特性测试，主要包括以下几个方面：
1. **负载流量特性测试**：考察在不同负载下伺服阀的流量变化情况。
2. **空载流量特性测试**：测定无负载时伺服阀的最大流量。
3. **压力增益特性测试**：研究伺服阀的压力增益，即输入信号与输出压力之间的关系。
4. **内泄露特性测试**：检测伺服阀在非工作状态下内部流体泄漏的情况。
5. **频率特性测试**：评估伺服阀对不同频率信号的响应能力。
通过以上测试，可以全面了解伺服阀的各项性能指标，并为进一步优化控制系统提供依据。
#### 五、控制特性研究
针对电液位置伺服控制系统，本文研究了几种不同的控制方法：
1. **数字PID控制**：经典的控制方法，适用于大多数控制场景。
2. **改进PID控制**：在传统PID基础上进行改进，提高系统的稳定性和响应速度。
3. **自整定模糊控制-PID控制**：结合模糊逻辑与PID控制的优势，能够自动调整控制器参数以适应不同工况的变化。
实验结果显示，自整定模糊控制-PID控制在改善电液位置伺服控制系统的跟踪特性方面表现优异。
#### 六、结论与展望
本文研制的多功能电液伺服实验台及其计算机辅助测试系统具有以下特点：
- 实现了对伺服阀的多项特性测试，为伺服阀的选择和优化提供了数据支持。
- 开发了多种控制算法，提高了电液位置伺服控制系统的性能。
- 可用于教学实验，具有直观的教学意义。
- 测试软件能够自动记录数据并绘制图表，操作简便且结果准确。
未来，该系统有望应用于更多领域的电液伺服控制系统开发与研究中，推动相关技术的发展与进步。
