座椅安全带固定点试验系统控制策略研究.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2016年第l期(总第195期)座椅安全带固定点试验系统控制策略研究张振岩，查宏民，胡世广(中国汽车技术研究中心，天津300300)摘要：针对两通道座椅安全带固定点试验设备进行控制策略研究。设备龙门框架结构，作动器电动控制，方便试验时位置调整。控制系统硬件部分进行自主研发PID闭环伺服控制器，具备力控和位控两种模式且可进行无扰动切换。软件部分开发实时补偿自适应控制算法，满足试验过程中试件刚度变化时系统快速跟踪响应性能。关键词：座椅安全带固定点；PID控制；控制策略中图分类号：TP273文献标识码：ADOI编码：10．14016“cnk

2、i．100l一9227．2016．01．007Abstract：Controlstmtegyisstudiedfortwochannelfixedpointtest—bed0fseatbelt．Framestnlctureisadopted，actuatoriselect而ccontrolledandeasytoadjustpositionofthetest．PIDclosed一100pservocontrollerofthehardwarepartisindependentlvdeveloped，whichhastwomodesofforcecontr

3、olandpositioncontml．Real一timecompensationadaptivecontrolalgorithmofthesoftwarepartisdeveloped，t0meetfastⅡ’ackingresponseped．omanceofthesystemwhentheseatstiffnesschangesduringthetestpmcess．Keywords：Seatbeltfixed—point；PIDcontrol；Controlstrategv0引言汽车座椅安全带固定点试验设备是针对汽车座椅安全带固定点强度检测的试验

4、设备，是保障汽车车辆的安全可靠运行不可缺少的试验检测设备，满足GBl4167—2006《汽车安全带固定点》⋯、GBl5083一1994《汽车座椅强度要求及试验方法》旧1标准要求的强度试验、静态试验。随着检测技术的发展和GB14167—2013¨j的执行，国内座椅安全带固定点试验设备许多方面需要进一步优化以提升系统性能，如作动器位置及角度调整方式、系统响应速度和控制精度、加载过程中试件刚度变化时系统跟踪响应性能等，为此座椅安全带固定点试验系统的控制策略研究具有重要意义。1主要机械结构设备机械部分主要包括基础框架、液压伺服缸、升降横梁、电机、减速机、电葫芦、

5、直线导轨和滑块组成，总装图如图1所不图l基础框架呆刚型钢焊接k字型龙fj结构，具有较强的强度和刚性，能够保证加载力10t时形变不超过0．1mm。两通道液压伺服缸，作为汽车座椅安全带的加载驱动装置，分别能收稿日期：2015—09—10够最大输出4．5t拉力。两个升降横梁位于基础框架的后端，上下布置，每个升降横梁的两端分别安装蜗轮蜗杆减速机并通过同步轴连接，采用三相异步电机驱动沿丝杠同步转动，实现横梁高度调整，同时直线导轨及滑块在横梁升降时起到导向作用。每个升降横梁上设置一个平移支座，用于安装液压伺服缸的球铰尾座，平移支座在水平丝杠丝母及减速机作用下实现左右

6、位置调整。两个电葫芦安装在基础框架前端上横梁下方，可沿横梁左右移动，电葫芦起重钢丝绳和液压缸前端连接，与升降横梁配合实现作动器位置和加载角度的调整，所有调整均为电动，操作方便快捷。2伺服闭环控制器液压伺服闭环控制器由载荷控制卡和位移控制卡构成，按功能包括信号反馈接口单元、信号调理单元、指令给定接口单元、指令处理单元、HD参数设置单元、控制模式切换及反馈单元、报警单元、限幅环节及伺服阀指令处理单元，其控制分块图如图2所示。信号反馈接口单元，连接载荷传感器和位移传感器信号，可选择为单端输入或差分输入模式。信号调理单元，具有零点和增益调整功能。通过调整可将传感

7、器反馈信号处理为实际参与闭环负反馈所需信号。指令给定接口单元，用于连接和接收计算机系统发出的控制指令信号。指令处理单元，包括闭环控制零点和增益调整环节，当报警时进行指令给定封锁并保持当前给定指令值。图二控制器分块图PID参数设置单元，可进行比例、积分、微分环节功能选择和参数设置，对液压伺服系统的控制性能进行调整㈨。控制模式切换及反馈单元，控制器无报警状态下，当控制切换指令、载荷控制偏差指令和位移控制偏差指令均满足条·7·座椅安全带固定点试验系统控制策略研究张振岩，等件且给定使能时，控制器无扰动切换为所需控制模式并反馈当前控制状态。报警单元，当载荷反馈信号

8、超出控制器设定范围时，控制器报警并封锁控制指令给定，使系统停止工作并维持当前状态