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硬件方案
发布人:童兴  发布时间:2013-12-20   浏览次数:18

       前述分析可见,一套完整的混合试验系统可由不同的软件、硬件设备构成。为了搭建完整的混合试验系统,根据不同的需求、预算以及偏好,可以选择不同的部件,例如,若对有限元分析软件没有特殊偏好,选择OpenSees代替Abaqus能大幅降低软件投资成本。从这个角度,我们把不同的系统组成方案分成三类,即成套引进、单独引进和自行搭建。
       鉴于混合试验数值模拟部分和物理加载部分的特性,本处所指硬件方案仅从加载系统角度出发。


        1 成套引进
        目前应用较为广泛的试验系统有美国的MTS,Shore Western等,他们的产品性能好,但控制器相对单一,且成本较高,因此应用并不普及。当然也有国产成品设备,但性能稍差。现以哈尔滨工业大学的MTS设备为例,讲述系统组成及功能。
       MTS即Mechanical Testing & Simulation,是全球最大的力学测试与模拟试验系统供应商。它包含油源、控制器和作动器以及与之配套的分油器、力传感器和位移传感器等,且本身带有软硬件保护装置,是目前行之有效的加载硬件系统。


       2 单独引进
       成本较低,相对较为简单,仅需根据对控制器和作动器的性能需求购置,不需考虑设备兼容性问题,但购置时需考虑是否存在能够连接两个设备的信号线。

       3 自行搭建
       成本最低,仅需购置所需作动器,但应单独配置控制器替代品,若控制器和作动器配置不当,可能有潜在危险,因此需谨慎配置。现以哈尔滨工业大学配置的FTS和dSPACE为例进行讲解。
       FTS为北京富力通达科技有限公司生产的不包含控制器的试验系统,包含油源和电液伺服作动器,
其中电液伺服作动器配有美国moog公司生产的伺服阀。
       dSPACE是由德国dSPACE公司开发的实时仿真系统,它可以完成基于Matlab/Simulink的控制系统开发及半实物仿真。dSPACE作为成熟的快速原型平台,在汽车工业领域得到了广泛的应用,具有完善的试验控制软件,它能大大节约试验成本,且用户可以根据需要选择合适的控制策略并在其中实现,与dSPACE相关信息可见[1]、[2]。
       因此,可将FTS与dSPACE连接,将dSPACE充当控制器,形成一套完整的混合试验系统。然而,虽然dSPACE本身具有完善的控制软件,但其并非构成试验系统所需控制器,且试验中具有不可避免的噪声,而其并不具有硬件滤噪功能,因此往往需要为其添加调理模块,并在dSPACE中添加保护模块。

       调理模块的作用
       将伺服阀调理板、位移调理板和力调理板集成起来,配上模拟控制器实现模拟闭环控制,该调理模块和dSPACE仿真平台的数字控制构成数字闭环控制。
       另外dSPACE也可用于外环控制。


参考文献:

[1] 周惠蒙,王涛,陈永盛等. 采用dSPACE控制的电液伺服试验加载系统[J].结构工程师,2011(B01):1-5
[2] http://www.dspace.org/


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