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电液伺服阀放大器的机内测试技术

袁剑平 孙寒冰

袁剑平, 孙寒冰. 电液伺服阀放大器的机内测试技术[J]. 中国舰船研究, 2021, 16(3): 207–214 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01905
引用本文: 袁剑平, 孙寒冰. 电液伺服阀放大器的机内测试技术[J]. 中国舰船研究, 2021, 16(3): 207–214 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01905
YUAN J P, SUN H B. Built-in test technology for electro-hydraulic servo-valve amplifier[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2021, 16(3): 207–214 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01905
Citation: YUAN J P, SUN H B. Built-in test technology for electro-hydraulic servo-valve amplifier[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2021, 16(3): 207–214 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01905

电液伺服阀放大器的机内测试技术

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01905
基金项目: 国防科工局稳定支持科研项目(JCKYS2019604SXJQR-02);国家部委基金资助项目(61422040704)
详细信息
    作者简介:

    袁剑平,男,1979年生,硕士,高级工程师。研究方向:智能装备及智能控制技术,故障诊断与容错技术,水下航行器智能控制和仿真技术。E-mail:yjp_103@163.com

    通信作者:

    袁剑平

  • 中图分类号: U665.26; TN820.3

Built-in test technology for electro-hydraulic servo-valve amplifier

知识共享许可协议
电液伺服阀放大器的机内测试技术袁剑平,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的   电液伺服阀的工作环境恶劣、测试性设计欠缺,为了提高电液伺服阀的易用性和维修性,需开展机内测试设计。   方法   针对电液伺服阀内放大器的特点,提出一体化机内测试(BIT)方法,开展BIT软/硬件实现和防虚警措施的具体设计,并搭建闭环电液伺服系统进行验证。   结果   试验结果表明,该BIT设计方法可行,实现了在线、快速的故障检测功能。   结论   BIT方法是降低电液伺服系统全寿期维护成本的有效途径,具有一定的工程应用价值。
  • 图  电液伺服阀放大器的系统原理图

    Figure  1.  System schematic diagram of electro-hydraulic servo-valve amplifier

    图  电液伺服阀放大器的电路框图

    Figure  2.  Schematic diagram of electro-hydraulic servo-valve amplifier

    图  放大器的信号输入电路图

    Figure  3.  Schematic diagram of the signal input circuit of the amplifier

    图  放大器的输出驱动电路图

    Figure  4.  Schematic diagram of the driving circuit of the amplifier

    图  电液伺服阀放大器的故障检测流程

    Figure  5.  Flow chart of the fault detect of the electro-hydraulic servo-valve amplifier

    图  电液伺服阀放大器的故障隔离流程

    Figure  6.  Flow chart of the fault isolation of the electro-hydraulic servo-valve amplifier

    图  电液伺服阀放大器的BIT电路图

    Figure  7.  Schematic diagram of BIT of the electro-hydraulic servo-valve amplifier

    图  电液伺服阀放大器BIT的试验环境示意图

    Figure  8.  The schematic diagram of test environment for the electro-hydraulic servo-valve amplifier

    表  伺服阀放大器的故障模式影响分析表

    Table  1.  Analysis table of failure mode effect of the servo-valve amplifier

    故障码故障模式名称故障影响故障检测方法
    00-10-01.01 放大器双相PWM信号驱动的输出断相故障 伺服阀失控,油缸跑偏 检测输出PWM信号电流,以此测试输出断相故障
    00-10-01.02 微处理器程序“跑飞”或死机故障 伺服阀控制信号输出未知的结果,伺服系统失控 检测微处理器的定时输出脉冲,以此测试微处理器是否正常运行
    00-10-01.03 A/D转换信号错误故障 控制输出的解算错误,导致伺服阀控制偏差或失控 基于A/D转换器芯片的特点,在特定的通道施加固定电压,以此测试A/D转换电路的完好性
    00-10-01.04 伺服阀先导阀的阀芯卡滞故障 伺服阀无法运动,伺服阀控制功能失效 检测伺服阀先导阀的阀芯位移电压,并通过算法确认是否卡滞
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    表  电液伺服阀放大器BIT验证试验的结果

    Table  2.  Result of BIT verification test of the electro-hydraulic servo-valve amplifier

    故障模式故障原因试验手段故障注入
    成功判据
    检测
    方法
    故障检测
    成功判据
    故障是否
    成功检测
    故障隔离
    成功判据
    故障是否
    成功隔离
    编码名称
    00-10-01.01 放大器双相PWM信号驱动的输出断相故障 1)放大器输出电路A相或B相通道器件断路;2)放大器面板的外部电缆接线断路 断开放大器与伺服阀之间的驱动连线 示波器检测到伺服阀电磁铁两端的PWM波形消失 BIT 单故障注入,伺服阀控制的油缸无运动 测试微处理器将故障码00-10-01.01发送至上位机
    00-10-01.02 功能微处理器程序“跑飞”或死机故障 1)功能微处理器芯片故障;2)微处理器外部的看门狗电路故障 将微处理器的复位脚电平
    拉低
    微处理器运行指示灯停止
    闪烁
    BIT 单故障注入,微处理器与上位机通信的心跳信号消失 测试微处理器将故障码00-10-01.02发送至上位机
    00-10-01.03 A/D转换电路输入信号错误故障 A/D转换芯片或外围电路故障 去除放大器电路板上的A/D芯片 上位机无法得到固定的5 V 电压值 BIT 单故障注入,上位机无法得到固定的5 V 电压值 测试微处理器将故障码00-10-01.03发送至上位机
    00-10-01.04 伺服阀先导阀的阀芯卡滞故障 伺服阀先导阀内的金属碎屑导致卡滞 将伺服阀先导阀的阀芯位移电压接信号地 伺服阀先导阀的阀芯位移电压信号为0 V,且保持不变 BIT 单故障注入,伺服阀先导阀的阀芯位移电压信号不变 测试微处理器将故障码00-10-01.04发送至上位机
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-21
  • 修回日期:  2020-08-16
  • 网络出版日期:  2021-05-19
  • 刊出日期:  2021-05-28

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