一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统及方法，冷却系统包括经管路依次串联形成循环回路的水箱、过滤器、液压泵、驱动线圈以及热交换器，液压泵配置有驱动电机，驱动线圈呈螺旋管状结构，两端分别形成有进出水口一与进出水口二，中央还开设有进出水口三，比例换向阀，布置于液压泵与驱动线圈相连的管路上，流量传感器，布置于A口与进出水口一、进出水口二相连的管路上；温度传感器，具有三组，分别布置于进出水口一、进出水口二以及进出水口三处；电流传感器，布置于驱动线圈上；控制器，用于控制比例换向阀阀口的大小以及阀芯所在位置。本发明专利技术极大地提高驱动线圈的冷却效率与冷却效果。的冷却效率与冷却效果。的冷却效率与冷却效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统及方法


[0001]本专利技术涉及振动台试验
，更具体涉及一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统及方法。

技术介绍

[0002]振动台由于能够对被试件所处的振动环境进行模拟，被广泛应用于航空航天、车辆工程、抗震测试等领域，对被试件在相应振动工况下的力学性能进行考核和评估。在振动试验
中，对试件进行振动测试时通常需要通过电流驱动实现振动，而电流驱动会导致驱动线圈的发热，因此需要对其进行冷却散热。现有的电动振动台冷却散热方法主要是不考虑驱动电流等因素，仅通过定量冷却水单向流经驱动线圈各处实现对驱动线圈的散热，存在冷却功率浪费、线圈进出口温差大、冷却效果不佳等问题。
[0003]有鉴于此，有必要对现有技术中的振动台动圈冷却系统予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于公开一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统及方法，以解决上述技术问题，提供一种能够调节驱动电流与驱动线圈进出水口温差的电动振动台动圈冷却系统及方法，从而提高驱动线圈的冷却效率与冷却效果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统，冷却系统包括经管路依次串联形成循环回路的水箱、过滤器、液压泵、驱动线圈以及热交换器，液压泵配置有驱动电机，驱动线圈呈螺旋管状结构，两端分别形成有进出水口一与进出水口二，中央还开设有进出水口三，冷却系统还包括：
[0006]比例换向阀，布置于液压泵与驱动线圈相连的管路上，比例换向阀具有P、A、B、T四个口，其中，P口通过管路与液压泵的出水口相连，A口通过管路与进出水口一、进出水口二相连，B口通过管路与进出水口三相连；T口通过管路与热交换器的入水口相连；
[0007]流量传感器，布置于A口与进出水口一、进出水口二相连的管路上，用于监测驱动线圈内的流量；
[0008]温度传感器，具有三组，分别布置于进出水口一、进出水口二以及进出水口三处；
[0009]电流传感器，布置于驱动线圈上，用于监测驱动线圈的驱动电流；
[0010]控制器，与温度传感器、流量传感器、电流传感器以及比例换向阀电连接，用于接收各传感器监测信号并输出不同大小的控制信号控制比例换向阀阀口的大小以及阀芯所在位置。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，冷却系统还包括：
[0012]压力表，布置于液压泵的出水口侧，用于实时监测液压泵的水压；
[0013]溢流阀，布置于液压泵与比例换向阀相连的管路上，用于对液压泵的出水压力进行控制。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，液压泵采用定量泵，保证比例换向阀P口的流量恒定。
[0015]本专利技术还公开了一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统的工作方法，包括以下步骤：
[0016]S1，初始设定水流正向流动，此时驱动线圈进水温度出水温度T
p
＝T
i3
，其中，T
i1
、T
i2
和T
i3
分别为进出水口一、进出水口二以及进出水口三的温度；
[0017]S2，实时监测进出水口一、进出水口二以及进出水口三的温度T
i1
、T
i2
、T
i3
、驱动线圈内的流量q、驱动线圈的驱动电流I；
[0018]S3，设定温度阈值T
low
、T
high
，其中，T
low
和T
high
分别为温度调节的下限阈值和上限阈值；
[0019]根据驱动线圈进出水口处温度较大值max{T
i
,T
p
}与温度阈值T
l
o
w
和T
high
对比结果，对比例换向阀的初始阀口u0进行分配，
[0020]S4，根据驱动线圈进出水口总体平均温度与温度阈值T0对比结果，对比例换向阀的阀口u大小进行修正；
[0021]S5，根据比例换向阀阀口状态u与阀口最大值u
max
对比结果：
[0022]当u≤u
max
时，保持输出当前阀口状态u；
[0023]当u＞u
max
时，控制阀口实际状态为u
max
；
[0024]S6，对驱动线圈进出水口温差T
e
＝T
p
‑
T
i
进行检测，设T
h
为换向温度阈值；
[0025]若驱动线圈出水口温差T
e
≥T
h
，则控制比例换向阀进行换向，并根据比例换向阀阀芯所在位置，确定水流方向，判定是否停机，若停机则结束系统工作，否则返回步骤S2；
[0026]其中，当水流方向为正向，则进水温度出水温度T
p
＝T
i3
；当水流方向为反向，则进水温度T
i
＝T
i3
，出水温度
[0027]若驱动线圈进出水口温差T
e
＜T
h
，则根据实际操作情况，判定是否进行停机，若停机则结束系统工作，否则返回步骤S2。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，S3步骤中，初始阀口u0的具体分配方式为通过控制器发送阀口指令控制比例换向阀初始阀口大小，其中，
[0029]当max{T
i
,T
p
}≤T
low
时，u0＝u
min
；
[0030]当T
low
＜max{T
i
,T
p
}≤T
high
时，u0＝u
mid
；
[0031]当max{T
i
,T
p
}＞T
high
时，u0＝u
max
；
[0032]作为本专利技术的进一步改进，S4步骤中对比例换向阀阀口u大小进行修正的公式如下：u＝u0+u
m
；
[0033]若T
avg
＜T0，则输出阀口修正参数u
m
＝0
[0034]若T
avg
≥T0，根据流量传感器实际监测到冷却水环的流量q与冷却介质单位时间带走驱动线圈热量所需的流量的绝对值|q0|对比结果；
[0035]当q≥|q0|时，阀口修正参数u
m
＝0；
[0036]当q＜|q0|时，修正参数u
m
＝b，b为修正值，取
[0037]其中，根据冷却介质带走热量与温度的关系计算冷却介质单位时间带走同等热量所需的流量q0，其计算公式为：
[0038][0039]其中ρ
水...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统，冷却系统包括经管路依次串联形成循环回路的水箱、过滤器、液压泵、驱动线圈以及热交换器，液压泵配置有驱动电机，其特征在于，驱动线圈呈螺旋管状结构，两端分别形成有进出水口一与进出水口二，中央还开设有进出水口三，冷却系统还包括：比例换向阀，布置于液压泵与驱动线圈相连的管路上，比例换向阀具有P、A、B、T四个口，其中，P口通过管路与液压泵的出水口相连，A口通过管路与进出水口一、进出水口二相连，B口通过管路与进出水口三相连；T口通过管路与热交换器的入水口相连；流量传感器，布置于A口与进出水口一、进出水口二相连的管路上，用于监测驱动线圈内的流量；温度传感器，具有三组，分别布置于进出水口一、进出水口二以及进出水口三处；电流传感器，布置于驱动线圈上，用于监测驱动线圈的驱动电流；控制器，与温度传感器、流量传感器、电流传感器以及比例换向阀电连接，用于接收各传感器监测信号并输出不同大小的控制信号控制比例换向阀阀口的大小以及阀芯所在位置。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统，其特征在于，冷却系统还包括：压力表，布置于液压泵的出水口侧，用于实时监测液压泵的水压；溢流阀，布置于液压泵与比例换向阀相连的管路上，用于对液压泵的出水压力进行控制。3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统，其特征在于，液压泵采用定量泵，保证比例换向阀P口的流量恒定。4.基于权利要求1所述的一种基于多传感器融合的电动振动台动圈冷却系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，初始设定水流正向流动，此时驱动线圈进水温度出水温度T
p
＝T
i3
，其中，T
i1
、T
i2
和T
i3
分别为进出水口一、进出水口二以及进出水口三的温度；S2，实时监测进出水口一、进出水口二以及进出水口三的温度T
i1
、T
i2
、T
i3
、驱动线圈内的流量q、驱动线圈的驱动电流I；S3，设定温度阈值T
low
、T
high
，其中，T
low
和T
high
分别为温度调节的下限阈值和上限阈值；根据驱动线圈进出水口处温度较大值max{T
i
,T
p
}与温度阈值T
l
o
w
和T
high
对比结果，对比例换向阀的初始阀口u0进行分配，S4，根据驱动线圈进出水口总体平均温度与温度阈值T0对比结果，对比例换向阀的阀口u大小进行修正；S5，根据比例换向阀阀口状态u与阀口最大值u
max
对比结果：当u≤u
max
时，保持输出当前阀口状态u；当u＞u
max
时，控制阀口实际状态为u
max
；S6，对驱动线圈进出水口温差T
e
＝T
p
‑
T
i
进行检测，设T
h
为换向温度阈值；若驱动线圈出水口温差T
e
≥T
h
，则控制比例换向阀进行换向，并根据比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤裕，沈刚，张文娟，朱真才，叶腾波，府晓宏，成健硕，柏德恩，王威，徐琳洋，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：