[发明专利]一种巷道支架试验台高精度全自动伺服控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动控制系统，特别是涉及一种巷道支架试验台高精度全自动伺服控制系统。

背景技术

随着煤炭工业的发展，煤炭开采深度不断加大，加上机械化生产水平的不断提高和矿井高产高效的要求，巷道支护条件越来越复杂，对巷道的支护技术提出了更高的要求。以锚杆为主的支护技术在煤矿巷道围岩控制中发挥了重要作用，解决了大量的工程问题。但在深部高应力条件下，单一的锚杆(索)支护并不能解决这一支护难题，锚杆配套支架的组合支护技术是解决这一难题的重要技术途径。支架本身的结构及其各连接件的力学性能，以及支架对巷道矿压显现的适应情况直接影响着巷道维护状况的好坏，所以借助支架试验台在实验室中对整架支架和支架各结构件及连接件的力学性能进行研究是十分必要的。

利用支架试验台对支架实物进行整架的或其零部件的实验研究和质量检测，是世界上主要产煤国家经常采用的技术手段。目前国内外拥有的巷道支架试验台，大部分建设于上世纪七八十年代，由于当时科学技术水平的限制，各支架试验台配备的测控系统均比较落后，其加载方式及技术参数均已无法满足当前巷道支架性能的检测要求。因此，将巷道支架试验台的设计改进与现代电子、计算机科学技术相结合，实现巷道支架试验台的高精度全自动伺服控制，是巷道支架试验台的必然发展趋势，也是我国煤炭科学技术发展中亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，解决巷道支架试验台测控系统落后的问题，本发明提供了一种巷道支架试验台高精度全自动伺服控制系统。

本发明所采用的技术方案是：本控制系统由计算机数字控制系统、性能检测系统、液压控制台、高精度液压千斤顶等组成，是一套完整的机-电-液一体化的高技术系统设备。它以高精度的液压千斤顶为执行机构，以传感器作信号反馈，用静载伺服阀及流量阀为核心元件，在计算机数字控制系统的指令下实现控制目标的真实模拟。其中，计算机数字控制系统采用2级分布式控制结构，由上位机、下位机两部分构成。上位机即计算机，主要完成人机对话、试验加载的设定、试验数据的存储。下位机即实时控制级，采用PLC作为下位机的控制中心，根据上位机的试验加载设定，控制液压加载系统进行试验加载。

本发明的有益效果是可以实现对巷道支架试验台的高精度全自动伺服控制，具体如下：

(1)该系统为双闭环控制系统，由液压控制台自身的内反馈控制系统和计算机全数字控制系统、液压控制台、信号检测系统构成的反馈控制系统两大闭环控制系统组成，可实现试验台的高精度伺服控制；

(2)计算机全自动控制，可以根据不同的实验模型设置控制系统参数，控制试验进程，任选加载级数，加载步长，加载幅度，加载速率等，实现均匀或急剧向支架均称或非均称的高精度全自动控制加载能力；

(3)上位机实时显示试验数据，动态显示试验过程的相关曲线，及实验进程的状态，对试验过程进行实时监控。

附图说明

图1为高精度全自动液压伺服控制系统框图；

图2为计算机数字控制系统控制框图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1所示为高精度全自动液压伺服控制系统框图。在试验台对支架进行试验时，计算机数字控制系统1输出实验设定的加载参数和控制阀体的动作信号给液压控制台2，液压控制台2通过自身的内反馈系统控制阀体动作输出稳定压力给高精度液压千斤顶3，高精度液压千斤顶3输出力作用到实验对象4上，实现计算机全数字控制下的实验加载。安装在实验对象上的载荷传感器和位移传感器对实验对象的力、位移等信号进行实时采集，通过信号监测系统5将信号实时反馈回计算机数字控制系统1，形成闭环控制系统。当反馈测量值与设定值偏差超出所设定要求范围时，计算机数字控制系统1将再次输出阀体控制信号来调节实际值，使其达到设定要求范围内；当反馈测量值与设定值偏差小于设定要求范围时，阀体停止动作，系统处于稳压状态。

如图2所示为计算机数字控制系统控制框图，计算机全数字伺服控制系统采用2级分布式控制结构，由上位机、下位机两部分构成。上位机即计算机6，主要完成人机对话、试验加载的设定、试验数据的存储。下位机采用以可靠性著称的PLC(7)为控制中心。周边配有模拟量采集模块8(AD模块)、模拟量输出模块9(DA模块)、数字量输出模块10(DO模块)。力、位移传感器12经AD模块8采集相关模拟量给PLC(7)，PLC(7)经RS485／RS232通信总线接受上位机传来的试验加载路径设置，经PLC(7)改进型PIDF控制算法，输出控制变量给DA模块9或DO模块10，再经功率驱动器11驱动流量阀13和静载伺服阀14控制液压控制台2进行加载。