本发明专利技术公开了一种电/磁流变执行器时间响应特性自动测试与标定平台，其特征是由硬件系统、数据处理与存储系统和响应时间分析系统组成；所述硬件系统由激励输出系统、信号采集与处理系统和控制与电驱动系统组成，共同完成对电/磁流变执行器相关特性的测试并采集数据；所述数据处理与存储系统将硬件系统所采集的数据转换成可视化曲线并对数据进行筛选；所述响应时间分析系统将数据处理与存储系统筛选的数据进行分析自动标定输出各单元及整个控制执行系统的响应时间，使分析结果更加全面、明确，采用成熟的计算机语言对响应时间的分析实现了自动化，极大提高了测试结果的正确率与计算效率并节约了人力成本。
【技术实现步骤摘要】
电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定平台
本专利技术涉及电/磁流变执行器的研究，尤其涉及一种对于电/磁流变执行器时间响应特性的自动测试与标定平台。
技术介绍
电/磁流变液(ER/MR)是在电/磁场作用下能够在毫秒级时间内发生可逆流变效应的智能材料。在电/磁场的作用下，可实现ER/MR液粘性的无级调节。目前基于电/磁流变技术的装置主要包括阻尼器、制动器、离合器以及液压阀等，都有比较大的发展前景，有些已经在汽车、健身设备、航空航天以及国防工业等领域得到应用。电/磁流变技术在某些领域的应用，如用于能量吸收器即减震器中吸收并缓冲振动和冲击，对于电/磁流变执行器的时间响应特性提出了要求。较好的时间响应特性不仅能保证机械设备、仪器系统在运行时的稳定性和安全性，而且还能提升车辆、飞行器等载运工具提供给负载或乘员的舒适性。响应时间作为研究电/磁流变执行器阻尼力即时可控性能的重要评价指标，对于主动与半主动电/磁流变执行器的研究具有重要意义。目前国内外对于电/磁流变执行器的研究主要是对其力学响应特性的探索研究，对于电/磁流变执行器的响应时间的研究主要是研究控制系统或者单纯的分析响应时间，缺少系统的研究，且目前对于电/磁流变时间响应特性的研究一般是在测得数据之后再人为进行数据筛选并分析响应时间，提高了人力成本且效率低下。本专利技术从控制系统信号输出开始到电/磁流变执行器的响应对整个测试系统中各单元的响应时间进行标定说明，通过对各单元响应时间分析进而实现对整个控制执行器响应时间的标定输出。采用成熟的计算机语言自动生成对系统时间响应特性的分析结果，自动测试与标定平台对提高系统响应时间的测试质量、效率和降低测试成本具有重要意义。本专利技术以研究电/磁流变执行器响应时间为出发点，提出一种对于电/磁流变执行器时间响应特性的自动测试和标定平台。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定平台，以期能方便进一步研究电/磁流变执行器的时间响应特性，从而能更加全面、准确的分析控制执行系统的响应时间，并在很大程度上简化响应时间短分析过程进而提高分析过程的高效性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定平台的特点是由硬件系统、数据处理与存储系统和响应时间分析系统组成；所述硬件系统由激励输出系统、信号采集与处理系统和控制与电驱动系统组成；所述信号采集与处理系统由传感器系统以及信号调理系统组成；所述控制与电驱动系统是由控制器和电驱动器组成；所述激励输出系统输出不同类型的位移激励给外部的电/磁流变执行器；所述传感器系统实时采集所述电/磁流变执行器上的实际位移信号和响应阻尼力信号并传递给所述信号调理系统和控制器；所述电驱动器为可控电流驱动器或可控电压驱动器；所述控制器输出控制信号给所述电驱动器，由所述电驱动器输出驱动电流/电压给所述电/磁流变执行器；所述信号调理系统根据采样频率将所述电/磁流变执行器的位移信号和响应阻尼力信号、电驱动器的驱动电流/电压和控制器的控制信号转换为离散数据并进行存储；所述数据处理与存储系统对所述控制信号、驱动电流/电压以及位移信号和响应阻尼力信号进行可视化处理，以直观反映所述控制器的控制信号、电驱动器的驱动电流/电压以及电/磁流变执行器的位移信号和响应阻尼力变化特性，根据数据可视化后所得曲线对数据进行筛选；所述响应时间分析系统包括：控制器响应时间分析子系统、电驱动器响应时间分析子系统和电/磁流变执行器响应时间分析子系统；所述控制器响应时间分析子系统对所述控制信号进行分析，从而标定输出所述控制器的响应时间；所述电驱动器响应时间分析子系统对所述驱动电流/电压以及控制信号进行联合分析，从而标定输出所述电驱动器的响应时间；所述电/磁流变执行器响应时间分析子系统对响应阻尼力信号以及驱动电流/电压进行联合分析，从而标定输出所述电/磁流变执行器的响应时间；由所述响应时间分析系统标定输出包含控制器、电驱动器和电/磁流变执行器的整个控制执行系统的总响应时间。本专利技术所述的电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定系统的特点也在于，所述响应时间分析系统是按如下步骤得到整个控制执行系统的总响应时间：步骤(1)记所述控制器输出的控制信号由零开始发生突变的时刻记为tA，当所述控制信号继续增大到最大稳定值的Δ％倍的时刻记为tD，令所述控制信号从tA时刻开始变化增大到tD时刻的时间为所述控制信号的上升时间，即所述控制器响应时间分析子系统在tD时刻的运行结果为所述控制器的响应时间为步骤(2)在tA时刻所述控制信号输入到所述电驱动器中，所述电驱动器在经历反应时间后，在tB时刻输出驱动电流/电压；所述驱动电流/电压由零开始增大，并在tE时刻达到最大稳定值的Δ％倍，则所述驱动电流/电压的上升时间为所述电驱动器响应时间分析子系统在tE时刻的运行结果为所述电驱动器的响应时间步骤(3)在tB时刻所述驱动电流/电压输入到所述电/磁流变执行器，所述电/磁流变执行器在经历反应时间后，所述述电/磁流变执行器的响应阻尼力在tC时刻开始发生突变；所述响应阻尼力由零开始增大，并在tF时刻达到最大稳定值的Δ％倍，则所述响应阻尼力的上升时间为所述电/磁流变执行器响应时间分析子系统在tF时刻的运行结果为所述电/磁流变执行器的响应时间步骤(4)将所述各子系统标定输出的响应时间进行求和，从而标定输出整个控制执行系统的总响应时间所述控制执行系统中各单元的响应时间是由式(1)得到：式(1)中，为控制执行系统中各单元的响应时间；r表示响应过程；和分别为所述控制执行系统中各单元的反应时间和信号上升时间，a表示反应过程，rise表示信号上升过程，且信号上升时间为各单元的输出信号从反应时间结束时开始达到稳定值的Δ％所用时间；j＝1,2分别表示所述控制执行系统中的各单元，即电驱动器以及电/磁流变执行器；j＝0表示所述控制执行系统中的控制器，且所述控制器为信号流初始端，为所述控制器的响应时间，和分别为所述控制器的反应时间和信号上升时间，且初始端的反应时间所述控制执行系统的总响应时间是由式得到。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)本专利技术从局部和整体两个维度对控制执行系统的时间响应特性进行说明，即分别从控制器、电驱动器以及电/磁流变执行器的响应时间进行标定输出进而实现了对整个控制执行系统的响应时间的标定输出，从而更加全面而准确的评价电/磁流变执行器的时间响应特性。(2)本专利技术所提出的电/磁流变执行器时间响应特性自动测试与标定平台在满足测试要求的情况下实现了数据分析处理的自动化，即在硬件系统运行结束之后，数据处理与存储系统会自动生成相关曲线，并经过响应时间分析系统自动标定输出控制执行系统及各单元的响应时间，既省去了人工处理数据的繁琐过程，节约了人力成本，也提高了数据处理的效率和数据处理结果的准确性。附图说明图1a为线性激振系统条件下电/磁流变执行器测试系统原理图；图1b为旋转激励系统条件下电/磁流变执行器测试系统原理图；图2为电/磁流变执行器自动测试与标定平台信号流程图；图3为硬件系统运行模块；图4为数据处理与存储系统运行模块；图5为响应时间分析系统运行模块；图6为电/磁流变执行器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定平台，其特征是由硬件系统、数据处理与存储系统和响应时间分析系统组成；所述硬件系统由激励输出系统、信号采集与处理系统和控制与电驱动系统组成；所述信号采集与处理系统由传感器系统以及信号调理系统组成；所述控制与电驱动系统是由控制器和电驱动器组成；所述激励输出系统输出不同类型的位移激励给外部的电/磁流变执行器；所述传感器系统实时采集所述电/磁流变执行器上的实际位移信号和响应阻尼力信号并传递给所述信号调理系统和控制器；所述电驱动器为可控电流驱动器或可控电压驱动器；所述控制器输出控制信号给所述电驱动器，由所述电驱动器输出驱动电流/电压给所述电/磁流变执行器；所述信号调理系统根据采样频率将所述电/磁流变执行器的位移信号和响应阻尼力信号、电驱动器的驱动电流/电压和控制器的控制信号转换为离散数据并进行存储；所述数据处理与存储系统对所述控制信号、驱动电流/电压以及位移信号和响应阻尼力信号进行可视化处理，以直观反映所述控制器的控制信号、电驱动器的驱动电流/电压以及电/磁流变执行器的位移信号和响应阻尼力变化特性，根据数据可视化后所得曲线对数据进行筛选；所述响应时间分析系统包括：控制器响应时间分析子系统、电驱动器响应时间分析子系统和电/磁流变执行器响应时间分析子系统；所述控制器响应时间分析子系统对所述控制信号进行分析，从而标定输出所述控制器的响应时间；所述电驱动器响应时间分析子系统对所述驱动电流/电压以及控制信号进行联合分析，从而标定输出所述电驱动器的响应时间；所述电/磁流变执行器响应时间分析子系统对响应阻尼力信号以及驱动电流/电压进行联合分析，从而标定输出所述电/磁流变执行器的响应时间；由所述响应时间分析系统标定输出包含控制器、电驱动器和电/磁流变执行器的整个控制执行系统的总响应时间。...
【技术特征摘要】
1.一种电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定平台，其特征是由硬件系统、数据处理与存储系统和响应时间分析系统组成；所述硬件系统由激励输出系统、信号采集与处理系统和控制与电驱动系统组成；所述信号采集与处理系统由传感器系统以及信号调理系统组成；所述控制与电驱动系统是由控制器和电驱动器组成；所述激励输出系统输出不同类型的位移激励给外部的电/磁流变执行器；所述传感器系统实时采集所述电/磁流变执行器上的实际位移信号和响应阻尼力信号并传递给所述信号调理系统和控制器；所述电驱动器为可控电流驱动器或可控电压驱动器；所述控制器输出控制信号给所述电驱动器，由所述电驱动器输出驱动电流/电压给所述电/磁流变执行器；所述信号调理系统根据采样频率将所述电/磁流变执行器的位移信号和响应阻尼力信号、电驱动器的驱动电流/电压和控制器的控制信号转换为离散数据并进行存储；所述数据处理与存储系统对所述控制信号、驱动电流/电压以及位移信号和响应阻尼力信号进行可视化处理，以直观反映所述控制器的控制信号、电驱动器的驱动电流/电压以及电/磁流变执行器的位移信号和响应阻尼力变化特性，根据数据可视化后所得曲线对数据进行筛选；所述响应时间分析系统包括：控制器响应时间分析子系统、电驱动器响应时间分析子系统和电/磁流变执行器响应时间分析子系统；所述控制器响应时间分析子系统对所述控制信号进行分析，从而标定输出所述控制器的响应时间；所述电驱动器响应时间分析子系统对所述驱动电流/电压以及控制信号进行联合分析，从而标定输出所述电驱动器的响应时间；所述电/磁流变执行器响应时间分析子系统对响应阻尼力信号以及驱动电流/电压进行联合分析，从而标定输出所述电/磁流变执行器的响应时间；由所述响应时间分析系统标定输出包含控制器、电驱动器和电/磁流变执行器的整个控制执行系统的总响应时间。2.根据权利要求1所述的电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定系统，其特征是，所述响应时间分析系统是按如下步骤得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：白先旭，邓学才，蔡飞龙，沈升，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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