一种双位移传感器实现位移控制的方法技术

一种双位移传感器实现位移控制的方法，属于工程试验领域。用试件位移传感器反馈的位移量作为目标位移，用活塞位移传感器反馈的位移量作为控制位移，用活塞位移、试件位移的位移差、当前荷载下的活塞变形叠加控制精度作为超差判定的依据，实现安全准确完成位移控制试验。首先测量加载系统的固有特性：加载系统变形β‑加载系统荷载F之间的函数f。以加载系统满量程的百分比作为加载等级，比如10％，记录下每个荷载点及相应的系统变形。对测量结果进行拟合得出β＝f(F)。与现有用活塞位移传感器单一控制相比，本发明专利技术能够精确达到设定的试件变形目标值，并能够实现超差判定，试验过程更安全。

【技术实现步骤摘要】
一种双位移传感器实现位移控制的方法
本专利技术涉及一种双位移传感器实现位移控制的方法，属于工程试验领域。
技术介绍
工程试验中，往往要求测量试件的全曲线。在接近试件极限荷载，加载方法需要由力控切换为位移控制。加载设备的位移反馈来自于设备自身的位移传感器，由于设备自身的变形，设备加载端位移与试件实际变形存在误差，导致试验测试结果不精确。在测试过程中，系统无法判断试件状态，存在试件已经损坏可是系统依然加载，存在导致系统失控的风险。
技术实现思路
本专利技术旨在于提供一种双位移传感器实现位移控制的方法，用试件位移传感器反馈的位移量作为目标位移，用活塞位移传感器反馈的位移量作为控制位移，用活塞位移、试件位移的位移差、当前荷载下的活塞变形叠加控制精度作为超差判定的依据，实现安全准确完成位移控制试验。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种双位移传感器实现位移控制的方法，该方法通过以下步骤实现，首先测量加载系统的固有特性：加载系统变形β-加载系统荷载F之间的函数f。以加载系统满量程的百分比作为加载等级，比如10％，记录下每个荷载点及相应的系统变形。对测量结果进行拟合得出β＝f(F)。测量试件和加载系统的零点位移差，控制器控制加载系统下移加载活塞，直到力传感器的反馈力值微过零，记录此时活塞位移为Lp0。继续缓慢加载，直到试件位移传感器反馈的位移值为微过零，记录此时位移值为零时，力传感器反馈值为F1、活塞位移读数为Lp1和试件位移为Ls1。计算试件位移(Ls1－Lp0)与活塞位移Lp1的零点误差δ，δ＝Lp1－Lp0－Ls1,零点误差δ由于试件与加载头缝隙、加载系统零部件间缝隙等造成。使试件位移Ls1为零，加载系统的位移命令是(Lp1－Ls1)。那么对于位移控制加载过程中，活塞位移Lp1与试件位移的差值都不会大于试验允许误差ε。ε＝(δ+△L+f(Fsc))*(1+k)上式中：δ——零点误差；△L——试件位移命令增量；Fsc——当前荷载；f(Fsc)——当前荷载下加载系统变形；k——加载系统的控制精度；如果当前活塞位移Lpc与试件变形Lsc之差没有超差并且当前试件变形小于目标变形Lobj，即|Lpc－Lsc|<ε&Lsc<Lobj那么给活塞的位移命令增加△L。如果当前活塞位移Lpc与试件变形Lsc之差发生超过设定的阈值，那么试验出现问题，马上结束试验。如果当前试件变形Lsc已经达到设定的目标值Lobj，那么成功结束试验。与现有用活塞位移传感器单一控制相比，本专利技术具有如下有益效果。1、能够精确达到设定的试件变形目标值。2、实现超差判定，试验过程更安全。附图说明图1为本专利技术的加载图。图2为本专利技术的系统变形β和荷载F函数关系测量图。图3为本专利技术的流程图。图中：1、泵站，2、油管，3、加载油缸，4、加载油缸活塞，5、加载头，6、力传感器，7、位移传感器，8、试件，9、位移传感器，10、控制器，11、位移传感器。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例如图1和图2，控制器10控制泵站1通过油管2缓慢向加载油缸3打油，推动加载油缸活塞4向下运动，带动加载头5和力传感器6同步向下运动，通过力传感器6给极限荷载高于加载设备承载力的高刚度试件8加载。以10％加载设备满量程为步长测量，测量每个加载点的系统变形——位移传感器11的位移反馈β和荷载F，将十个点拟合拟合成函数β＝f(F)。如图1和图2，控制器10控制泵站1通过油管2缓慢向加载油缸3打油，推动加载油缸活塞4向下运动，带动加载头5和力传感器6同步向下运动。在力传感器6和试件8微接触时，力传感器6反馈的荷载由0开始微增加。记录此时位移传感器9反馈的活塞4位移Lp0。继续缓慢加载，直到位移传感器7反馈的试件8位移由0开始微增加，记录此时的活塞位移读数Lp1和试件变形Ls1。那么试件位移与活塞位移的零点误差为(Lp1－Lp0－Ls1)。控制系统3给计数器变量i赋值整数1，以加载命令Lpi+1＝Lpi+△L－Ls1控制活塞给试件加载。然后测试当前活塞位移Lpc、试件变形Lsc和荷载Fsc。计算当前荷载下试验允许误差ε＝(δ+△L+f(Fsc))*(1+k)，如果||Lpc－Lsc|<ε即加载误差超差，那么马上结束试验。如果加载误差没有超差，那么判断试件变形是否已达到目标值，即如果Lsc<Lobj为假，也就是已达到或者超过目标值，那么马上结束加载试验。Lsc<Lobj为真，那么继续加载试验，控制器3给计数器变量i加1。此时当前活塞实际位移Lpc已经是下一个活塞位移命令Lpi，即赋值Lpi＝Lpc。计算下一个活塞加载命令Lpi+1＝Lpi+△L－Ls1，并重复上述步骤直到达到目标值或者试验超差。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双位移传感器实现位移控制的方法，其特征在于：该方法通过以下步骤实现，首先测量加载系统的固有特性：加载系统变形β‑加载系统荷载F之间的函数f；以加载系统满量程的百分比作为加载等级，记录下每个荷载点及相应的系统变形；对测量结果进行拟合得出β＝f(F)；测量试件和加载系统的零点位移差，控制器控制加载系统下移加载活塞，直到力传感器的反馈力值微过零，记录此时活塞位移为L

【技术特征摘要】
1.一种双位移传感器实现位移控制的方法，其特征在于：该方法通过以下步骤实现，首先测量加载系统的固有特性：加载系统变形β-加载系统荷载F之间的函数f；以加载系统满量程的百分比作为加载等级，记录下每个荷载点及相应的系统变形；对测量结果进行拟合得出β＝f(F)；测量试件和加载系统的零点位移差，控制器控制加载系统下移加载活塞，直到力传感器的反馈力值微过零，记录此时活塞位移为Lp0；继续缓慢加载，直到试件位移传感器反馈的位移值为微过零，记录此时位移值为零时，力传感器反馈值为F1、活塞位移读数为Lp1和试件位移为Ls1；计算试件位移(Ls1－Lp0)与活塞位移Lp1的零点误差δ，δ＝Lp1－Lp0－Ls1；使试件位移Ls1为零，加载系统的位移命令是(Lp1－Ls1)；那么对于位移控制加载过程中，活塞位移Lp1与试件位移的差值都不会大于试验允许误差ε；ε＝(δ+△L+f(Fsc))*(1+k)上式中：δ——零点误差；△L——试件位移命令增量；Fsc——当前荷载；f(Fsc)——当前荷载下加载系统变形；k——加载系统的控制精度；如果当前活塞位移Lpc与试件变形Lsc之差没有超差并且当前试件变形小于目标变形Lobj，即|Lpc－Lsc|<ε&Lsc<Lobj那么给活塞的位移命令增加△L；如果当前活塞位移Lpc与试件变形Lsc之差发生超过设定的阈值，那么试验出现问题，马上结束试验；如果当前试件变形Lsc已经达到设定的目标值Lobj，那么成功结束试验。2.根据权利要求1所述的一种双位移传感器实现位移控制的方法，其特征在于：零点误差δ由于试件与加载头缝隙、加载系统零部件间缝隙造成。3.根据权利要求1所述的一种双位移传感器实现位移控制的方法，其特征在于：控制器(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利民，纪金豹，周宏宇，蒋华戈，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11