一、工作原理

 

　　電液伺服臥式拉力試驗(yàn)機(jī)主要由加載系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。加載系統(tǒng)采用電液伺服閥控制液壓缸的動作，實(shí)現(xiàn)對試樣的拉伸加載；測量系統(tǒng)通過力傳感器和位移傳感器實(shí)時監(jiān)測試驗(yàn)過程中的力和位移變化；控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值和測量值的偏差，調(diào)節(jié)伺服閥的開度，實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)過程的精確控制。

 

　　試驗(yàn)機(jī)的工作過程可以描述為：控制系統(tǒng)根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)定加載曲線，通過伺服閥控制液壓缸的動作，對試樣施加拉伸力。力傳感器和位移傳感器實(shí)時采集試驗(yàn)過程中的力和位移信號，反饋給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)比較設(shè)定值與反饋值，計(jì)算出控制量并輸出給伺服閥，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保試驗(yàn)過程按照設(shè)定的加載曲線進(jìn)行。

 

　　二、影響試驗(yàn)機(jī)精度的主要因素

 

　　影響試驗(yàn)機(jī)測試精度的因素主要包括以下幾個方面：

 

　　1.傳感器誤差：力傳感器和位移傳感器的非線性、滯后、溫度漂移等特性會直接影響測量精度。特別是長期使用后，傳感器性能可能發(fā)生退化，導(dǎo)致測量誤差增大。

 

　　2.控制系統(tǒng)誤差：伺服閥的非線性特性、控制算法的局限性以及采樣和計(jì)算延遲等因素都會影響控制精度。此外，液壓系統(tǒng)的壓力波動和泄漏也會對控制性能產(chǎn)生不利影響。

 

　　3.機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差：試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)剛性不足、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)摩擦不均勻、連接部件間隙等因素都會引入額外的測量誤差。特別是在大載荷條件下，機(jī)械結(jié)構(gòu)的彈性變形會顯著影響測試結(jié)果。

 

　　4.環(huán)境因素：溫度變化、振動干擾等環(huán)境因素也會對試驗(yàn)機(jī)的測試精度產(chǎn)生影響。溫度變化可能導(dǎo)致傳感器零漂和液壓油粘度變化，而振動干擾則可能影響傳感器的測量穩(wěn)定性。

 

　　三、精度提升與誤差補(bǔ)償方法

 

　　針對上述影響因素，本文提出以下精度提升與誤差補(bǔ)償方法：

 

　　1.傳感器優(yōu)化與校準(zhǔn)：選用高精度、低溫漂的力傳感器和位移傳感器，并定期進(jìn)行校準(zhǔn)。采用多點(diǎn)校準(zhǔn)法建立傳感器的非線性補(bǔ)償模型，通過軟件算法實(shí)時補(bǔ)償傳感器的非線性誤差。此外，對傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，減少溫度變化對測量精度的影響。

 

　　2.控制系統(tǒng)改進(jìn)：采用先進(jìn)的控制算法，如模糊PID控制、自適應(yīng)控制等，提高系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度。優(yōu)化伺服閥的控制策略，補(bǔ)償其非線性特性。同時，提高采樣頻率和計(jì)算速度，減少控制延遲。

 

　　3.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化：增強(qiáng)試驗(yàn)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)剛性，減少彈性變形對測量結(jié)果的影響。優(yōu)化導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低摩擦力的不均勻性。采用預(yù)緊措施消除連接部件的間隙，提高傳動精度。

 

　　4.實(shí)時誤差補(bǔ)償：建立試驗(yàn)機(jī)的誤差模型，基于實(shí)時測量數(shù)據(jù)對測試結(jié)果進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。利用參考傳感器或標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行在線校準(zhǔn)，實(shí)時修正系統(tǒng)誤差。此外，采用數(shù)字濾波技術(shù)抑制測量噪聲，提高信號質(zhì)量。

 

　　四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析

 

　　為驗(yàn)證所提方法的有效性，在某型號電液伺服臥式拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)選用標(biāo)準(zhǔn)力值傳感器和位移傳感器作為參考，對比試驗(yàn)機(jī)在采用誤差補(bǔ)償方法前后的測量結(jié)果。

 

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用誤差補(bǔ)償方法后，試驗(yàn)機(jī)的力值測量誤差從原來的±1.2%降低到±0.5%以內(nèi)，位移測量誤差從原來的±0.5%降低到±0.2%以內(nèi)。特別是在大載荷條件下，由于補(bǔ)償了機(jī)械結(jié)構(gòu)的彈性變形，力值測量精度得到顯著提高。此外，控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性也有明顯改善，能夠更準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定的加載曲線。