专利名称：大载荷双液压缸同步运行的反馈调节装置及过程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于井下工具受力测试装置上，大载荷双液压缸同步运行的反馈调节装置及过程，属于垂直置放双液压缸同步工作的控制技术。
背景技术：
井下工具受力测试装置，包括由导向柱、与导向柱滑动配合的游动横梁、游动横梁下面的工具连接组件及固定在游动横梁两端的各一个液压缸组成。对井下工具受力的测试需要对被测工具施加较大的载荷，一般要求施加的拉压力为300～1000kN，并且要求两个液压缸必须同步运行，这样结构的井下工具受力测试装置要达到上述技术要求，现有的做法是提高两个液压缸的等同加工精度，这需要付出提高制造价格的代价；增设液压同步器；利用换向阀和单向阀进行控制；在两个液压缸上加装圆光栅控制其进油量。上述举措其装置和操作过程均较为复杂。

发明内容
本发明的目的在于提供一种大载荷双液压缸同步运行的反馈调节装置及过程。该调节装置和调节过程简单，实现了双液压缸的良好同步运行，使被测工具受力均匀。
本发明是通过下述技术方案加以实现的包括导向柱、与导向柱滑动配合的游动横梁、游动横梁下面的实验工具连接口、驱动游动横梁的大载荷双液压缸构成的井下工具受力模拟测试装置上，反馈调节大载荷双液压缸同步运行的装置，其特征在于，该装置包括设置在游动横梁上的高精度角度传感器及同步控制器和设置在液压缸油路上的两个比例调节阀组成。
上述的角度传感器包括由一个对角度敏感的摆锤、两个加载电荷的极板、阻尼液、转换电路等组成，其将角度的微小变化转换成+3.6V～-3.6V的电压输出，灵敏度为0.1度。
上述的同步控制器包括由Intel8751单片机、A/D转换器、D/A转换器、比例阀驱动电路及软件组成，反馈调节算法采用模糊控制算法，消除了液压元件非线性的影响，控制精度超过1％。
上述比例调节阀为2FRE10比例调速阀，工作区内线性度为0.2％。
采用上述反馈调节装置，实现双液压缸同步运行的过程，其特征在于
1、角度传感器测量游动横梁两端的倾斜角，即两液压缸活塞位移差，作为控制器的读入信号，输入给同步控制器。
2、同步控制器对信号进行判断、运算，分别对两个比例调节阀加以控制。
3、两个比例调节阀在同步控制器调控下，执行不同的开度，调节油流量，改变活塞位移速度，保持两液压缸活塞运行位移趋向同步。
本发明的优点在于调节装置和过程简单、快速，游动横梁在0～4m的行程内，两端位移差小于1mm，从而保证了被测工具的受力均衡，测试结果可信。


图1是井下工具受力测试装置结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是设置在图1和图2所示装置上的大载荷双液缸同步运行的反馈调节装置和原理框4是反馈调节过程流程图。
图中1为导向柱，2为游动横梁，3为实验工具连接口，4为液压缸。
具体实施例方式
大载荷双液压缸同步运行的反馈调节装置及过程，其利用一个安装在游动横梁上的倾角传感器、一个具有特定程序的同步控制器、两个安装在液压缸管线上的比例调节阀组成的反馈调节结构，实现井下工具检测装置两侧液压缸动态、大载荷情况下的同步控制，其过程是由图1和图2所示，游动横梁沿四根导向柱上下运动，行程为4m，游动横梁的运动依靠两侧液压缸的驱动，两侧液压缸相距2.5m，游动横梁下部的工具连接组件连接被测工具，游动横梁向下运动时，向工具施加压力，本系统设计压力为300kN，游动横梁向上运动时向工具施加拉力，本系统设计拉力为1000kN；高精度的角度传感器水平安装在游动横梁上，当两侧液压缸活塞位移速度运行不同步时，即两液压缸活塞产生位移差，游动横梁会产生倾斜，使得角度传感器产生一个对应的电信号输出，该输出信号作为同步控制器的信号输入。
由图3所示，同步控制器读入角度传感器的信号，对该信号进行判别，对数值进行计算，根据判别与计算结果进行相应的运算，并进行反馈调节程序的运行，程序输出分别对两个比例阀开度进行控制，改变活塞位移速度，保持两液压缸活塞运行位移趋向同步。
由图4所示，反馈调节程序的流程为程序从100开始，将程序从硬盘调入内存，CPU开始运行程序；101执行系统初始化，CPU接收操作员通过键盘键入的允许误差设定值；102从A/D转换器读取角度传感器的检测值X；103对读入的检测值进行数字滤波，去除各种干扰的影响；程序转入104；104用允许误差设定值与检测值进行比较，判断检测值是否小于允许误差设定值，结果如果为True，则转入102；如果为False，则转入105；105判断检测值是否小于零，结果如果为True，则转入108；如果为False，则转入106；106判断检测值是否大于零，结果如果为True，则转入110；如果为False，则转入107；107保持输出控制电压不变，保持阀门开度；然后返回102，继续执行；108根据检测值的计算结果，调用反馈调节规则子程序，得出输出变量；109根据输出变量产生输出控制增量，并进行D/A转换，输出一个0～5V的电压，对左侧阀门进行控制；程序转入102，继续执行；110根据检测值的计算结果，调用反馈调节规则子程序，得出输出变量；111根据输出变量产生输出控制增量，并进行D/A转换，输出一个0～5V的电压，对右侧阀门进行控制；程序转入102，继续执行；程序在102和111之间反复循环执行，直至电源切断，反馈调节程序方才结束。
权利要求
1.一种大载荷双液缸同步运行的反馈调节装置，用于包括导向柱、与导向柱滑动配合的游动横梁、游动横梁下面的实验工具连接口、驱动游动横梁的大载荷双液压缸构成的井下工具受力模拟测试装置上，其特征在于该装置包括设置在游动横梁上的高精度角度传感器及同步控制器和设置在液压缸油路上的两个比例调节阀组成。
2.按权利要求1所述的大载荷双液缸同步运行的反馈调节装置，其特征在于角度传感器包括一个对角度敏感的摆锤、两个加载电荷的极板、阻尼液、转换电路等组成，其将角度的微小变化转换成+3.6V～-3.6V的电压输出，灵敏度为0.1度。
3.按权利要求1所述的大载荷双液缸同步运行的反馈调节装置，其特征在于同步控制器包括Intel8751单片机、A/D转换器、D/A转换器、比例阀驱动电路及软件组成，反馈调节算法采用模糊控制算法，消除了液压元件非线性的影响，控制精度超过1％。
4.按权利要求1所述的大载荷双液缸同步运行的反馈调节装置，其特征在于比例调节阀为2FRE10比例调速阀，工作区内线性度为0.2％。
5.采用按权利要求1所述的反馈调节装置，实现大载荷双液压缸同步运行的过程，其特征在于1)角度传感器测量游动横梁两端的倾斜角，即两液压缸活塞位移差，作为控制器的读入信号，输入给同步控制器；2)同步控制器对信号进行判断、运算，分别对两个比例调节阀加以控制；3)两个比例调节阀在同步控制器调控下，执行不同的开度，调节油流量，改变活塞位移速度，保持两液压缸活塞运行位移趋向同步。
全文摘要
本发明公开了一种用于井下工具受力测试装置上，大载荷双液压缸同步运行的反馈调节装置及过程，属于垂直置放双液压缸同步工作的控制技术。所述的反馈调节装置包括设置在游动横梁上的高精度角度传感器、同步控制器和设置在液压缸油路上的两个比例调节阀组成。所述的调节过程包括角度传感器的数据采集，同步调节器的判断、运算及比例调节阀的执行动作，保持两液缸活塞运行位移趋向同步。本发明的优点在于调节装置和过程简单、快速，游动横梁在0～4m的行程内，两端位移差小于1mm，从而保证了被测工具的受力均衡，测试结果可信。
文档编号G01L1/00GK1492220SQ0314426
公开日2004年4月28日 申请日期2003年9月11日 优先权日2003年9月11日
发明者傅星, 胡小唐, 陈 峰, 胡晓东, 郭彤, 李梦超, 傅 星 申请人:天津大学