油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)和測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)和測試方法，所述系統(tǒng)包括電控單元、油量執(zhí)行器、PLC、步進(jìn)電機(jī)、電源和PC機(jī)，所述電控單元分別連接油量執(zhí)行器、PLC、電源和PC機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)連接PLC，所述PC機(jī)向電控單元輸入工作參數(shù)，電控單元根據(jù)接收到的工作參數(shù)驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器動(dòng)作、控制PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)電控單元采集油量執(zhí)行器工作時(shí)的反饋電壓和驅(qū)動(dòng)電流，且PLC采集步進(jìn)電機(jī)的位移信息并將該信息經(jīng)電控單元傳送至PC機(jī)上。本發(fā)明僅用1個(gè)工位把2個(gè)測試功能連接起來，提高自動(dòng)化程度。
【專利說明】油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)和測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)化測試領(lǐng)域，特別涉及了油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)和測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]油量執(zhí)行器是位置式分配泵用來控制每次噴油量的機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而位置式分配泵是繼機(jī)械調(diào)速式分配泵后出現(xiàn)的第二代分配泵，也是第一代全電控的分配泵。該分配泵能實(shí)現(xiàn)以下電控功能:油量控制、嗔油始點(diǎn)控制、怠速控制，并可結(jié)合EGR系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)DPF或DOC達(dá)到國IV排放法規(guī)要求。
[0003]油量執(zhí)行器作為分配泵的核心部件，位移精度達(dá)到微米級，要制定嚴(yán)格的檢測標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行合格性判斷。對油量執(zhí)行器的測試包含線性度測試和磁滯力測試兩項(xiàng)，目前國外進(jìn)口設(shè)備造價(jià)高，自動(dòng)化程度低，要手動(dòng)調(diào)節(jié)滑塊位移，而且占用兩個(gè)工位，在做完線性測試后，需要人工調(diào)換工位進(jìn)行下一項(xiàng)測試；磁滯測試采用的是變頻位置閉環(huán)控制算法，復(fù)雜度高，實(shí)現(xiàn)難度大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)和測試方法，僅用I個(gè)工位把2個(gè)測試功能連接起來，提高自動(dòng)化程度。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0006]油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)，包括電控單元、油量執(zhí)行器、PLC、步進(jìn)電機(jī)、電源和PC機(jī)，所述電控單元分別連接油量執(zhí)行器、PLC、電源和PC機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)連接PLC，所述PC機(jī)向電控單元輸入工作參數(shù)，電控單元根據(jù)接收到的工作參數(shù)驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器動(dòng)作、控制PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)電控單元采集油量執(zhí)行器工作時(shí)的反饋電壓和驅(qū)動(dòng)電流并傳送至PC機(jī)上，且PLC采集步進(jìn)電機(jī)的位移信息并將該信息經(jīng)電控單元傳送至PC機(jī)上。
[0007]本發(fā)明還包括基于上述油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)的測試方法，用于測試油量執(zhí)行器的線性度特性，包含以下步驟:
[0008](I)將油量執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)到最大位置；
[0009](2)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)抵達(dá)油量執(zhí)行器的球頭；
[0010](3)釋放油量執(zhí)行器上的驅(qū)動(dòng)力，讓步進(jìn)電機(jī)作為主動(dòng)件，油量執(zhí)行器作為被動(dòng)件，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)油量執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0011](4)控制步進(jìn)電機(jī)平穩(wěn)后退，查找油量執(zhí)行器的起始點(diǎn)反饋電壓U1對應(yīng)的起始點(diǎn)Al ；
[0012](5)控制步進(jìn)電機(jī)從Al點(diǎn)起后退Δ S到達(dá)終止點(diǎn)A2 ；
[0013](6)獲取終止點(diǎn)A2對應(yīng)的終止點(diǎn)反饋電壓U2,并判斷U2是否落入合格線性度的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)；
[0014](7)控制步進(jìn)電機(jī)復(fù)位，充分釋放油量執(zhí)行器，使其在回復(fù)彈簧的作用下復(fù)位。
[0015]本發(fā)明還包括基于上述油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)的測試方法，用于測試油量執(zhí)行器的磁滯特性，包含以下步驟:
[0016](I)確定磁滯力測試的關(guān)鍵點(diǎn)所對應(yīng)的反饋電壓；
[0017](2)確定油量執(zhí)行器位移起始點(diǎn)和終止點(diǎn)對應(yīng)的反饋電壓V1和V2以及油量執(zhí)行器相鄰2個(gè)采樣點(diǎn)的反饋電壓變化△ V，驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器按前述電參數(shù)要求走完正行程和反行程，并記錄油量執(zhí)行器每個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的反饋電壓和驅(qū)動(dòng)電流；
[0018](3)根據(jù)各關(guān)鍵點(diǎn)的反饋電壓對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值運(yùn)算，得到各關(guān)鍵點(diǎn)對應(yīng)的磁滯力△〗，并判斷是否落入合格磁滯力的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)；
[0019](4)釋放油量控制器上的驅(qū)動(dòng)力，使其在回復(fù)彈簧的作用下復(fù)位。
[0020]其中，驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器動(dòng)作時(shí)采用分段式PID控制算法，根據(jù)油量執(zhí)行器的位置進(jìn)行分段。
[0021]其中，分段式PID控制算法的控制頻率恒定，其值在[700赫茲，900赫茲]區(qū)間內(nèi)選定。
[0022]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
[0023](I)本發(fā)明采用高精度的步進(jìn)電機(jī)，可通過電控單元程序自動(dòng)控制其位移，消除人工調(diào)節(jié)位移帶來的誤差和位移超調(diào)后的人工反復(fù)操作。此外，本發(fā)明只需一個(gè)工位就能自動(dòng)完成線性度和磁滯力兩項(xiàng)測試，無需人工調(diào)換工位。
[0024](2)本發(fā)明在磁滯力測試中采用定頻的分段式PID控制算法，比傳統(tǒng)的變頻控制算法更易實(shí)現(xiàn)，并能達(dá)到相同的檢測效果。
[0025](3)本發(fā)明的測量誤差較小，接近進(jìn)口測試設(shè)備的同等水平，且造價(jià)不到進(jìn)口測試設(shè)備的20%，成本更低更實(shí)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的線性度測試示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明的磁滯力測試示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)，包括電控單元、油量執(zhí)行器、PLC、步進(jìn)電機(jī)、電源和PC機(jī)，所述電控單元分別連接油量執(zhí)行器、PLC、電源和PC機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)連接PLC，所述PC機(jī)向電控單元輸入工作參數(shù)，電控單元根據(jù)接收到的工作參數(shù)驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器動(dòng)作、控制PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)電控單元采集油量執(zhí)行器工作時(shí)的反饋電壓和驅(qū)動(dòng)電流并傳送至PC機(jī)上，且PLC采集步進(jìn)電機(jī)的位移信息并將該信息經(jīng)電控單元傳送至PC機(jī)上。
[0031]本發(fā)明還包括基于上述油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)的線性度測試方法，包括以下步驟:
[0032](I)將油量執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)到最大位置；
[0033](2)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)抵達(dá)油量執(zhí)行器的球頭；
[0034](3)釋放油量執(zhí)行器上的驅(qū)動(dòng)力，讓步進(jìn)電機(jī)作為主動(dòng)件，油量執(zhí)行器作為被動(dòng)件，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)油量執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0035](4)控制步進(jìn)電機(jī)平穩(wěn)后退，查找油量執(zhí)行器的起始點(diǎn)反饋電壓U1 = 3800mV對應(yīng)的起始點(diǎn)Al ;為提高查找速度，采用以下控制策略:剛開始以20微米步長步進(jìn)，因油量執(zhí)行器最大位置反饋電壓約4000mV，20微米步長對應(yīng)約30mV的電壓變化，走6步電壓變化約30*6 = 180mV,即到達(dá)3820mV,再以I微米步長精確步進(jìn),走12~15步即可到達(dá)起始點(diǎn)Al對應(yīng)的電壓值3800mV。
[0036](5)控制步進(jìn)電機(jī)從Al點(diǎn)起后退Λ S = 1.544 (微米)到達(dá)終止點(diǎn)Α2 ；
[0037](6)獲取終止點(diǎn)Α2對應(yīng)的終止點(diǎn)反饋電壓U2,并判斷U2是否落入合格線性度的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間1650 ± 1mV內(nèi)；
[0038](7)控制步進(jìn)電機(jī)復(fù)位，充分釋放油量執(zhí)行器，使其在回復(fù)彈簧的作用下復(fù)位。
[0039]上述過程如圖2所示，圖2的橫坐標(biāo)為步進(jìn)電機(jī)的位移(單位:微米)，縱坐標(biāo)為位移對應(yīng)的反饋電壓(單位:毫伏)。
[0040]當(dāng)線性度測試完，步進(jìn)電機(jī)會(huì)受電控單元控制而自動(dòng)復(fù)位，充分釋放油量執(zhí)行器，使得油量執(zhí)行器在回位彈簧作用下復(fù)位，不影響磁滯力測試的進(jìn)行，所以工位可以保持不變，將兩個(gè)測試功能銜接起來。
[0041]本發(fā)明還包括基于上述油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)的磁滯力測試方法，磁滯力測試中油量執(zhí)行器完全由電控單元電力驅(qū)動(dòng)，電機(jī)不參與。磁滯力的定義如下，正行程和反行程上同一反饋電壓處的電流差值。如圖3所示，縱坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)電流(單位:安培)，橫坐標(biāo)為反饋電壓(單位:伏)，橫坐標(biāo)從1.0OV到4.0OV按照0.25V等距劃分的13個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來判斷磁滯力合格性。包括以下步驟:
[0042](I)確定磁滯力測試的關(guān)鍵點(diǎn)所對應(yīng)的反饋電壓；
[0043](2)確定油量執(zhí)行器位移起始點(diǎn)和終止點(diǎn)對應(yīng)的反饋電壓V1和V2以及油量執(zhí)行器相鄰2個(gè)采樣點(diǎn)的反饋電壓變化△ V，驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器按前述電參數(shù)要求走完正行程和反行程，并記錄油量執(zhí)行器每個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的反饋電壓和驅(qū)動(dòng)電流；油量執(zhí)行器能控制的最小有效電壓變化為10mV，規(guī)定V1 = 980mV, V2 = 4060mV，驅(qū)動(dòng)油量控制器按照1mV步長走完正行程和反行程。則正行程和反行程采樣點(diǎn)數(shù)均為(4060-980)/10 = 308，總共的采樣點(diǎn)數(shù)為616。在本實(shí)施例中，采用分段式PID控制算法，該控制算法的控制頻率恒定，其值在[700赫茲，900赫茲]區(qū)間內(nèi)選定。該控制算法根據(jù)油量執(zhí)行器實(shí)際位置來分段，如表1所示:
[0044]表1
[0045]

【權(quán)利要求】
1.油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)，其特征在于:包括電控單元、油量執(zhí)行器、PLC、步進(jìn)電機(jī)、電源和PC機(jī)，所述電控單元分別連接油量執(zhí)行器、PLC、電源和PC機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)連接PLC,所述PC機(jī)向電控單元輸入工作參數(shù)，電控單元根據(jù)接收到的工作參數(shù)驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器動(dòng)作、控制PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)電控單元采集油量執(zhí)行器工作時(shí)的反饋電壓和驅(qū)動(dòng)電流并傳送至PC機(jī)上，且PLC采集步進(jìn)電機(jī)的位移信息并將該信息經(jīng)電控單元傳送至PC機(jī)上。
2.基于權(quán)利要求1所述油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)的測試方法，用于測試油量執(zhí)行器的線性度特性，其特征在于，包含以下步驟: (1)將油量執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)到最大位置； (2)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)抵達(dá)油量執(zhí)行器的球頭； (3)釋放油量執(zhí)行器上的驅(qū)動(dòng)力，讓步進(jìn)電機(jī)作為主動(dòng)件，油量執(zhí)行器作為被動(dòng)件，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)油量執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)； (4)控制步進(jìn)電機(jī)平穩(wěn)后退，查找油量執(zhí)行器的起始點(diǎn)反饋電壓U1對應(yīng)的起始點(diǎn)Al； (5)控制步進(jìn)電機(jī)從Al點(diǎn)起后退AS到達(dá)終止點(diǎn)A2； (6)獲取終止點(diǎn)A2對應(yīng)的終止點(diǎn)反饋電壓U2,并判斷U2是否落入合格線性度的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)； (7)控制步進(jìn)電機(jī)復(fù)位，充分釋放油量執(zhí)行器，使其在回復(fù)彈簧的作用下復(fù)位。
3.基于權(quán)利要求1所述油量執(zhí)行器的自動(dòng)化測試系統(tǒng)的測試方法，用于測試油量執(zhí)行器的磁滯特性，其特征在于，包含以下步驟: (1)確定磁滯力測試的關(guān)鍵點(diǎn)所對應(yīng)的反饋電壓； (2)確定油量執(zhí)行器位移起始點(diǎn)和終止點(diǎn)對應(yīng)的反饋電壓VJPV2以及油量執(zhí)行器相鄰2個(gè)采樣點(diǎn)的反饋電壓變化△ V，驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器按前述電參數(shù)要求走完正行程和反行程，并記錄油量執(zhí)行器每個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的反饋電壓和驅(qū)動(dòng)電流； (3)根據(jù)各關(guān)鍵點(diǎn)的反饋電壓對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值運(yùn)算，得到各關(guān)鍵點(diǎn)對應(yīng)的磁滯力Al，并判斷是否落入合格磁滯力的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)； (4)釋放油量控制器上的驅(qū)動(dòng)力，使其在回復(fù)彈簧的作用下復(fù)位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁滯力測試方法，其特征在于:驅(qū)動(dòng)油量執(zhí)行器動(dòng)作時(shí)采用分段式PID控制算法，根據(jù)油量執(zhí)行器的位置進(jìn)行分段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁滯力測試方法，其特征在于:所述分段式PID控制算法的控制頻率恒定，其值在[700赫茲，900赫茲]區(qū)間內(nèi)選定。
【文檔編號】G05B23/02GK104199444SQ201410453862
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】肖建忠, 洪浩, 宣昊 申請人:南京威孚金寧有限公司