電液伺服減振器測試平臺的設計與開發

莊園，張新星

（1. 鎮江市規劃設計研究院，江蘇鎮江，212001；2.江蘇大學工業中心，江蘇鎮江，212013）

電液伺服減振器測試平臺的設計與開發

莊園1，張新星2

（1. 鎮江市規劃設計研究院，江蘇鎮江，212001；2.江蘇大學工業中心，江蘇鎮江，212013）

本文設計開發了一種電液伺服減振器測試平臺，以xPC Target為控制原型，建立了測試系統仿真模型，同時給出系統軟硬件設計，以三擋阻尼可調汽車減振器為測試對象，完成了示功實驗和振動實驗，為減振器的性能分析提供了有效依據。

減振器；電液伺服；控制策略；測試平臺

0 引言

本文設計的電液伺服減振器測試平臺基于xPC快速控制原型思想，模擬出不同工況下的振動情況，精確測試加速度以及阻尼力的變化，完成了汽車減振器性能測試的指標要求。

1 電液伺服式減振器測試平臺總體方案

根據汽車行業標準《汽車減振器技術條件與臺架實驗方法》設計減振器測試臺，其整體主要由液壓部分，包括：油源、伺服油缸、電液伺服閥；測量部分，包括：位移傳感器、拉壓力傳感器、加速度傳感器、PC104數據板卡、信號調理器等；機械部分，臺架、上下連接組件等。本方案通過控制液壓振動臺給定的振動加速度（一定的頻率范圍和幅值：0.5-20Hz，10g左右）對汽車減振器進行激勵，模擬各種路況條件，同時通過測量車身配重加速度來判斷減振器在各種工況條件下的性能。通過測量相關參數采用基于xPC Target的三狀態控制思想實現了半物理在線仿真與調試，繪制出阻尼可調汽車減振器的示功圖以及系統加速度頻率特性[1] [2]。

2 測試系統的設計

為檢測減振器性能，對減振器進行示功實驗以及振動實驗[3]。

（1）減振器示功曲線圖繪制

減振器一端固定，另一端采用給予不同頻率下的簡諧振動，測試其阻力F與位移S的變化關系，構成的曲線為示功特性曲線。

（2）減振器加速度衰減性能測試

減振器一端與負載相連，另一端給定高頻加速度信號，測試減振器負載加速度衰減性能。

通常將液壓激振系統調試到需要的精度和頻寬，在此基礎上對減振器進行激勵，同時采集阻尼力和位移信號，并進行示功圖的繪制。測控系統采用xPC的控制方式，進行實時的檢測和控制。PC104作為下位機使用，作為實時控制器。它通過以太網向上位監控計算機進行數據通訊，上傳采集的數據和接收控制指令，構成快速的控制原型系統，可以使得測控系統自動化程度更高。

3 減振器測試臺實驗

本實驗采用三擋阻尼可調汽車減振器為實驗對象，分別對每個檔位給予激勵信號，測試其示功特性以及加速度減振性能。

3.1 示功實驗

本實驗激振信號采用幅值為0.0375m的正弦信號，調節信號的激振頻率，使減振器活塞桿以不同的速度運行，記錄不同速度下阻尼力與位移之間的關系，繪制示功圖；手動調節減振器處于各個阻尼檔位，設定激振正弦信號幅值為0.025m，頻率為3Hz，記錄不同阻尼狀態下阻尼力與位移的關系，同樣繪制示功圖，示功圖的包絡面積即為消耗功率。實驗結果分別如圖1和圖2所示。

由實驗結果可看出在不同激振頻率，相同阻尼檔位下，速度越快，阻尼力越大，從而消耗的功率越大；而在相同激振頻率，不同阻尼檔位下，高檔位時壓縮和復原行程都處于較軟狀態，而在各檔位的測試過程中發現壓縮行程阻尼力相對于復原行程阻尼力較軟，符合減振器的設計標準。

3.2 振動實驗

在做振動性能測試實驗中，設定激勵加速度信號幅值為15m/s2，減振器處于2擋阻尼狀態，調節激振頻率，使減振器以不同的加速度振動，測試負載加速度以檢驗減振器的減振效果，測試結果如圖3所示。同時可以通過手動調節減振器的阻尼狀態，設定激勵加速度信號幅值為以及頻率為不同值，分別測試不同阻尼檔位下負載的加速度，以檢測減振器在各檔位的減振效果[4]。

圖1 不同速度示功圖

圖2 三種阻尼狀態示功圖

圖3 不同頻率負載加速度

4 小結

本文設計開發了一種電液伺服減振器測試平臺，以xPC Target為控制原型，建立了測試系統仿真模型，采用三狀態反饋控制策略，提高了系統的響應速度，拓寬了測試頻寬，同時對系統進行軟硬件設計，并以三擋阻尼可調汽車減振器為測試對象，完成了示功實驗和振動實驗，對后續研究減振器性能具有指導意義。

[1]曲承童, 姜濤. 減振器測試臺兩種不同機械加振方式的討論[J]. 長春理工大學學報: 自然科學版, 2013 (3): 92-94.

[2] QC/T545-1999《轎車筒式減振器臺架試驗方法》［S］.1999.

[3]陸獻標. 基于 xPC 目標的實時仿真系統驗證平臺開發[D]. 吉林大學, 2013.

[4]楊志東. 液壓振動臺振動環境模擬的控制技術研究［D］.哈爾濱工業大學博士論文.2009: 30-35.

Design and development of electro-hydraulic servo Test Bench for Shock Absorber

Zhuang Yuan1, Zhang Xinxing2
(1.The Planning and Design Institute of Zhenjiang, Zhenjiang Jiangsu,212001;2.School of industrial center Jiangsu University, Zhenjiang Jiangsu, 212013)

A test platform of electro hydraulic servo damper is designed and developed in this paper, and the simulation model of the test system is established with Target xPC as the control prototype. Meanwhile the design of software and hardware is given in this paper, with three gear damping adjustable automotive shock absorber as the test object, the indicator test and vibration test are completed, which can provide an effective basis for the performance analysis of the damping adjustable shock absorber.

shock absorber;electro-hydraulic servo;control strategy;test bench