學校實驗室中存在舊型閑置的設(shè)備的重新開發(fā)與利用是一項是否有意義的工作，利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)進行設(shè)備改造是解決此類問題的有效途徑之一。 早期的液壓設(shè)備試驗系統(tǒng)大部分按照“傳感器+模擬二次儀表”的模式組成，在試驗過程中，一般由模擬記錄儀器在紙上記錄試驗曲線或由試驗人員讀取并記錄試驗數(shù)據(jù)，然后試驗人員根據(jù)試驗曲線和數(shù)據(jù)手工處理，得到設(shè)備的性能。對于像閥門快開、快關(guān)這樣的快速性試驗，往往是通過人的經(jīng)驗來判斷設(shè)備是否工作正常。顯然用這種試驗方法得到的結(jié)果帶有嚴重的人為誤差，效率低、精度差，而且試驗過程操作繁瑣、分析不方便。因此針對上述情況，本文設(shè)計了一套液壓設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng),應(yīng)用表明該系統(tǒng)能有效地克服上述缺點。 1． 硬件的組成和工作原理 圖1為實驗臺的信號控制原理圖。信號采集通過傳感器，信號采集模塊Easy-IO-UI模塊，計算機和數(shù)據(jù)總線完成。傳感器的信號線分為兩路，其中一路接入二次儀表，進行數(shù)字顯示；另一路經(jīng)過Easy模塊接入計算機中，從傳感器輸出的是4-20mA電流信號。E-IO-AO-02提供分辨率12bit的模擬量輸出，精度達到0.1%，能滿足控制的需求。 圖1系統(tǒng)控制圖 系統(tǒng)為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，對AO模塊的要求很高，最后選擇了巨騰公司的E-IO-AO-02模塊。因為該模塊有以下優(yōu)點：1、采用泛用型模擬輸入及隔離技術(shù)，并以系統(tǒng)芯片（SOC）科技設(shè)計而成；2、兩路模擬量輸出，特別是電流和電壓可選的特點使得在控制中根據(jù)需要選擇不同的電壓和電流；3、可現(xiàn)場升級隔離設(shè)計，增強了系統(tǒng)的抗干擾能力和為以后系統(tǒng)的升級提供了基礎(chǔ)；4、提供了RS485接口可以滿足工業(yè)中網(wǎng)絡(luò)和遠距離的控制。 2． PID算法 2.1 控制原理 PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，因為它所涉及的設(shè)計算法和控制結(jié)構(gòu)都很簡單，且十分適用于工程應(yīng)用背景，此外PID控制方案并不要求精確的受控對象的數(shù)學模型，且采用PID控制效果一般是比較令人滿意的，所以PID控制器是一種應(yīng)用比較廣泛的一種控制策略。 2.2 積分飽和作用及其抑制措施 在常規(guī)PID算法中，當有較大的擾動量存在或較大幅度改變給定值時，由于此時有較大偏差，當系統(tǒng)有較大慣性和滯后時，在積分項的作用下往往會產(chǎn)生較大的超調(diào)和較長時間的波動。 在調(diào)節(jié)過程中，控制變量因受到執(zhí)行機構(gòu)的約束在有限的范圍內(nèi)，那么控制可按預(yù)期結(jié)果運行，一旦超出了范圍，那么實際執(zhí)行的控制量不再是計算值，由此將引起不期望的效應(yīng)，即飽和效應(yīng)。當出現(xiàn)積分飽和時，必然造成超調(diào)量增加使調(diào)節(jié)品質(zhì)變壞。為了克服飽和積分作用采取變速積分法。 在PID算法中，由于積分增益是常數(shù)，所以在整個控制過程中，積分增量不變。而系統(tǒng)對積分項的要求是系統(tǒng)偏差大時積分作用減弱以至全無，而在小偏差時則應(yīng)加強。否則，積分系數(shù)取大了會產(chǎn)生超調(diào)，甚至積分飽和。取小了又遲遲不能消除靜差。因此，如何根據(jù)系統(tǒng)的偏差大小改變積分的速度，對提高調(diào)節(jié)品質(zhì)是至關(guān)重要的問題。采用變速積分PID，能較好地解決這一問題。 變速積分法的基本思想是設(shè)法改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應(yīng)：偏差越大，積分越慢，反之則越快。 4． 結(jié)束語 實驗室里的舊置實驗臺加裝數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，實驗的速度、實驗精度和先進程度都得到了提高，并且實現(xiàn)了實驗過程的全自動化。操作簡便，人機界面友好，同時該系統(tǒng)與帶微機自動采集系統(tǒng)的新實驗機從性價比上講，前者遠遠高于后者，老機新用，可以節(jié)約大量資金，在生成、科研、教學上有著良好的應(yīng)用前景。 5． 文獻 [1] 周連山 莊顯義編著 液壓系統(tǒng)的計算機仿真 國防工業(yè)出版社 1986 [2] 黃大衛(wèi) 編著 數(shù)字濾波器 中國鐵道出版社 1991年 [3] 丁玉美，高西全編著 數(shù)字信號處理 西安電子科技大學出版社 1994年