[发明专利]基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机

权利要求书

1.一种基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，其特征在于：包括控制器、伺服电机(1)、电动缸(2)、感应块(6)、水箱(9)、下夹具(10)、气动缸(11)、上夹具(13)、导向杆(14)、位移传感器(15)和磁性块(16)，其中：

所述电动缸(2)为一个或多个；

每一个电动缸(2)的一侧均由上至下设置电缸上极限保护位(3)、电缸原位(4)和电缸下极限保护位(17)；

每一个电动缸(2)的另一侧均设有位移传感器(15)，用于获得电动缸(2)活塞杆的实时位移，并发送至控制器；

每一个电动缸(2)的两侧均分别设有一根导向杆(14)；

每一个电动缸(2)的一侧导向杆(14)上均固定有感应块(6)，用于感应试件(12)运动行程范围的上限位(5)和下限位(7)，并发送至控制器；

每一个电动缸(2)的另一侧导向杆(14)上均固定有磁性块(16)，用作位移传感器(15)的敏感元件；

所述水箱(9)放置在电动缸(2)的下方，用于保证测试环境恒温；

每一个电动缸(2)的活塞杆外端部均固定有上夹具(13)，用于夹持试件(12)的上端；

所述下夹具(10)与上夹具(13)的数量相适配，并分别固定于水箱(9)的底部，用于夹持试件(12)的下端；

每一个电动缸(2)配套设置一个气动缸(11)；

所述气动缸(11)设置于水箱(9)的一侧壁上，为试件(12)提供侧向力；

所述伺服电机(1)与电动缸(2)的数量相适配，用于带动电动缸(2)；

所述控制器与伺服电机(1)驱动连接；

所述控制器应用FPGA发送脉冲驱动伺服电机(1)带动电动缸(2)的活塞杆做往复伸缩运动；

所述控制器包括：

-数据生成模块，设置于PC端，用于生成精密运动所需时间数据和方向数据，并将时间数据和方向数据进行融合；

-以太网通信模块，通过以太网传输数据生成模块融合的数据到FPGA开发板；

-存储模块，设置于FPGA开发板，用于存储由以太网通信模块传输到FPGA开发板的融合数据；

-脉冲发生器模块，用于获取存储模块中的融合数据后进行分离处理，并按照分离数据发送对应方向上的脉冲；

-位移纠偏器模块，作为保护模块，当电动缸(2)的活塞杆到达上限位(5)或下限位(7)时，发送脉冲使电动缸(2)的活塞杆运动到电缸原位(4)；

-脉冲选择器模块，根据电动缸(2)的活塞杆运动状态选择起作用的是脉冲发生器模块还是位移纠偏器模块；

-误差补偿模块，用于将位移传感器(15)获得的电动缸(2)活塞杆的实时位移反馈到脉冲发生器模块，形成闭环控制，并进行误差补偿。

2.根据权利要求1所述的基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，其特征在于：所述上限位(5)和下限位(7)的位置根据试验的幅值调整。

3.根据权利要求1所述的基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，其特征在于：当电动缸(2)的活塞杆运动到上限位或下限位时，脉冲选择器模块选择启动位移纠偏器模块驱动电动缸(2)活塞杆回复气缸原位，接着脉冲选择器模块选择启动脉冲发生器模块。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于伺服电动缸大负载高速度精密运动控制的试验机，其特征在于：还包括如下任一项或任多项特征：

-最大动态负载为50kN；

-电动缸(2)活塞杆最大行程为±100mm，示值精度控制在±0.1FS范围内；

-试验频率范围为0.001～10Hz；

-试验波形包括：

简谐波；

两种以上不同频率和振幅的简谐合成波；

不同占空比的方波、三角波、T形波、斜波或路谱；

试验波形失真度小于±0.1％。