學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中存在舊型閑置的設(shè)備的重新開發(fā)與利用是一項(xiàng)是否有意義的工作，利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)進(jìn)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(yàn)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(yàn)過程中，一般由模擬記錄儀器在紙上記錄試驗(yàn)曲線或由試驗(yàn)人員讀取并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后試驗(yàn)人員根據(jù)試驗(yàn)曲線和數(shù)據(jù)手工處理，得到設(shè)備的性能。對(duì)于像閥門快開、快關(guān)這樣的快速性試驗(yàn)，往往是通過人的經(jīng)驗(yàn)來判斷設(shè)備是否工作正常。顯然用這種試驗(yàn)方法得到的結(jié)果帶有嚴(yán)重的人為誤差，效率低、精度差，而且試驗(yàn)過程操作繁瑣、分析不方便。因此針對(duì)上述情況，本文設(shè)計(jì)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(diǎn)。 1． 硬件的組成和工作原理 圖1為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的信號(hào)控制原理圖。信號(hào)采集通過傳感器，信號(hào)采集模塊Easy-IO-UI模塊，計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)總線完成。傳感器的信號(hào)線分為兩路，其中一路接入二次儀表，進(jìn)行數(shù)字顯示；另一路經(jīng)過Easy模塊接入計(jì)算機(jī)中，從傳感器輸出的是4-20mA電流信號(hào)。E-IO-AO-02提供分辨率12bit的模擬量輸出，精度達(dá)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(duì)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?yàn)樵撃K有以下優(yōu)點(diǎn)：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(jì)而成；2、兩路模擬量輸出，特別是電流和電壓可選的特點(diǎn)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(jí)隔離設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和為以后系統(tǒng)的升級(jí)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(yuǎn)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?yàn)樗婕暗脑O(shè)計(jì)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(duì)象的數(shù)學(xué)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(dāng)有較大的擾動(dòng)量存在或較大幅度改變給定值時(shí)，由于此時(shí)有較大偏差，當(dāng)系統(tǒng)有較大慣性和滯后時(shí)，在積分項(xiàng)的作用下往往會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)和較長時(shí)間的波動(dòng)。 在調(diào)節(jié)過程中，控制變量因受到執(zhí)行機(jī)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(yùn)行，一旦超出了范圍，那么實(shí)際執(zhí)行的控制量不再是計(jì)算值，由此將引起不期望的效應(yīng)，即飽和效應(yīng)。當(dāng)出現(xiàn)積分飽和時(shí)，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(gè)控制過程中，積分增量不變。而系統(tǒng)對(duì)積分項(xiàng)的要求是系統(tǒng)偏差大時(shí)積分作用減弱以至全無，而在小偏差時(shí)則應(yīng)加強(qiáng)。否則，積分系數(shù)取大了會(huì)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(duì)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(xiàng)的累加速度，使其與偏差大小相對(duì)應(yīng)：偏差越大，積分越慢，反之則越快。 4． 結(jié)束語 實(shí)驗(yàn)室里的舊置實(shí)驗(yàn)臺(tái)加裝數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，實(shí)驗(yàn)的速度、實(shí)驗(yàn)精度和先進(jìn)程度都得到了提高，并且實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的全自動(dòng)化。操作簡便，人機(jī)界面友好，同時(shí)該系統(tǒng)與帶微機(jī)自動(dòng)采集系統(tǒng)的新實(shí)驗(yàn)機(jī)從性價(jià)比上講，前者遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者，老機(jī)新用，可以節(jié)約大量資金，在生成、科研、教學(xué)上有著良好的應(yīng)用前景。 5． 文獻(xiàn) [1] 周連山 莊顯義編著 液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)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(hào)處理 西安電子科技大學(xué)出版社 1994年