电液伺服减振器测试平台的设计与开发

庄园，张新星

（1. 镇江市规划设计研究院，江苏镇江，212001；2.江苏大学工业中心，江苏镇江，212013）

电液伺服减振器测试平台的设计与开发

庄园1，张新星2

（1. 镇江市规划设计研究院，江苏镇江，212001；2.江苏大学工业中心，江苏镇江，212013）

本文设计开发了一种电液伺服减振器测试平台，以xPC Target为控制原型，建立了测试系统仿真模型，同时给出系统软硬件设计，以三挡阻尼可调汽车减振器为测试对象，完成了示功实验和振动实验，为减振器的性能分析提供了有效依据。

减振器；电液伺服；控制策略；测试平台

0 引言

本文设计的电液伺服减振器测试平台基于xPC快速控制原型思想，模拟出不同工况下的振动情况，精确测试加速度以及阻尼力的变化，完成了汽车减振器性能测试的指标要求。

1 电液伺服式减振器测试平台总体方案

根据汽车行业标准《汽车减振器技术条件与台架实验方法》设计减振器测试台，其整体主要由液压部分，包括：油源、伺服油缸、电液伺服阀；测量部分，包括：位移传感器、拉压力传感器、加速度传感器、PC104数据板卡、信号调理器等；机械部分，台架、上下连接组件等。本方案通过控制液压振动台给定的振动加速度（一定的频率范围和幅值：0.5-20Hz，10g左右）对汽车减振器进行激励，模拟各种路况条件，同时通过测量车身配重加速度来判断减振器在各种工况条件下的性能。通过测量相关参数采用基于xPC Target的三状态控制思想实现了半物理在线仿真与调试，绘制出阻尼可调汽车减振器的示功图以及系统加速度频率特性[1] [2]。

2 测试系统的设计

为检测减振器性能，对减振器进行示功实验以及振动实验[3]。

（1）减振器示功曲线图绘制

减振器一端固定，另一端采用给予不同频率下的简谐振动，测试其阻力F与位移S的变化关系，构成的曲线为示功特性曲线。

（2）减振器加速度衰减性能测试

减振器一端与负载相连，另一端给定高频加速度信号，测试减振器负载加速度衰减性能。

通常将液压激振系统调试到需要的精度和频宽，在此基础上对减振器进行激励，同时采集阻尼力和位移信号，并进行示功图的绘制。测控系统采用xPC的控制方式，进行实时的检测和控制。PC104作为下位机使用，作为实时控制器。它通过以太网向上位监控计算机进行数据通讯，上传采集的数据和接收控制指令，构成快速的控制原型系统，可以使得测控系统自动化程度更高。

3 减振器测试台实验

本实验采用三挡阻尼可调汽车减振器为实验对象，分别对每个档位给予激励信号，测试其示功特性以及加速度减振性能。

3.1 示功实验

本实验激振信号采用幅值为0.0375m的正弦信号，调节信号的激振频率，使减振器活塞杆以不同的速度运行，记录不同速度下阻尼力与位移之间的关系，绘制示功图；手动调节减振器处于各个阻尼档位，设定激振正弦信号幅值为0.025m，频率为3Hz，记录不同阻尼状态下阻尼力与位移的关系，同样绘制示功图，示功图的包络面积即为消耗功率。实验结果分别如图1和图2所示。

由实验结果可看出在不同激振频率，相同阻尼档位下，速度越快，阻尼力越大，从而消耗的功率越大；而在相同激振频率，不同阻尼档位下，高档位时压缩和复原行程都处于较软状态，而在各档位的测试过程中发现压缩行程阻尼力相对于复原行程阻尼力较软，符合减振器的设计标准。

3.2 振动实验

在做振动性能测试实验中，设定激励加速度信号幅值为15m/s2，减振器处于2挡阻尼状态，调节激振频率，使减振器以不同的加速度振动，测试负载加速度以检验减振器的减振效果，测试结果如图3所示。同时可以通过手动调节减振器的阻尼状态，设定激励加速度信号幅值为以及频率为不同值，分别测试不同阻尼档位下负载的加速度，以检测减振器在各档位的减振效果[4]。

图1 不同速度示功图

图2 三种阻尼状态示功图

图3 不同频率负载加速度

4 小结

本文设计开发了一种电液伺服减振器测试平台，以xPC Target为控制原型，建立了测试系统仿真模型，采用三状态反馈控制策略，提高了系统的响应速度，拓宽了测试频宽，同时对系统进行软硬件设计，并以三挡阻尼可调汽车减振器为测试对象，完成了示功实验和振动实验，对后续研究减振器性能具有指导意义。

[1]曲承童, 姜涛. 减振器测试台两种不同机械加振方式的讨论[J]. 长春理工大学学报: 自然科学版, 2013 (3): 92-94.

[2] QC/T545-1999《轿车筒式减振器台架试验方法》［S］.1999.

[3]陆献标. 基于 xPC 目标的实时仿真系统验证平台开发[D]. 吉林大学, 2013.

[4]杨志东. 液压振动台振动环境模拟的控制技术研究［D］.哈尔滨工业大学博士论文.2009: 30-35.

Design and development of electro-hydraulic servo Test Bench for Shock Absorber

Zhuang Yuan1, Zhang Xinxing2
(1.The Planning and Design Institute of Zhenjiang, Zhenjiang Jiangsu,212001;2.School of industrial center Jiangsu University, Zhenjiang Jiangsu, 212013)

A test platform of electro hydraulic servo damper is designed and developed in this paper, and the simulation model of the test system is established with Target xPC as the control prototype. Meanwhile the design of software and hardware is given in this paper, with three gear damping adjustable automotive shock absorber as the test object, the indicator test and vibration test are completed, which can provide an effective basis for the performance analysis of the damping adjustable shock absorber.

shock absorber;electro-hydraulic servo;control strategy;test bench