威尔克森WILKERSON过滤器性能测试系统

研制WILKERSON过滤器性能测试系统,不仅能够为开展影响过滤性能因素的研究提供条件保障,同时对液压系统油液颗粒浓度的分析与在线监测以及高精度油温控制技术的深入研究将促使液压系统性能提高。 本论文研制了一套WILKERSON过滤器性能测试系统,用于对液压WILKERSON过滤器进行多次通过试验、压降流量特性试验以及滤芯抗流动疲劳特性试验,评定WILKERSON过滤器的各项性能指标,包括过滤精度、压降流量特性、纳污容量以及滤芯的抗流动疲劳特性。主要内容如下：以国内外文献为基础,分别介绍了WILKERSON过滤器性能测试技术的国内外现状,以及WILKERSON过滤器性能测试试验台的国内外研究进展。简要介绍了研制WILKERSON过滤器性能测试系统的难点问题,阐述了课题的目的与意义、主要研究内容及难点。从功能需求出发,对WILKERSON过滤器性能测试系统进行了总体设计,包括系统技术指标及评定参数分析、液压回路原理设计和优化、系统技术要求分析以及关键液压元件的选型与设计。针对于设计制造过程中的几个关键技术,油路中试验颗粒的沉降以及尺寸改变问题、试验装置的全电脑控制以及共同试验基准的保证问题,对其进行了阐述并给出了解决方案。设计开发了WILKERSON过滤器性能测试监测控制系统,包括测控系统信号汇总、上下位机选型、PLC实时监控系统软件设计以及上位机软件设计。PLC实时测控系统软件可以分为四个模块：通讯模块、数据采集模块、数据处理及过程控制模块(含相关控制算法)以及安全保护模块等。上位机软件实现了人机交互界面设计、基于DataSocket技术与OPC服务器通讯、数据处理、试验数据库管理以及试验报表创建等功能。结合WILKERSON过滤器性能测试系统的结构特点,建立液压系统颗粒污染控制模型,对影响油液颗粒浓度的因素进行了分析,得出滤器上游颗粒浓度维持稳定的条件为保持稳定的系统油液体积。在WILKERSON过滤器性能测试试验台上,开发了油液颗粒浓度在线监测系统,并进行了油液颗粒浓度控制试验。模型计算与试验结果比较表明,两者的趋势基本一致,在一段时间后,滤器上游的颗粒浓度均能够达到平衡状态,且在各个试验点上都非常接近,说明污染控制模型推导过程中所作的假设是合理的,可以用于液压系统颗粒污染物浓度变化的预测和监控。但是在达到平衡状态的时间上,两者相差很大。在保持系统油液体积稳定的情况下,微调污注流量,能够很快地使滤器上游颗粒浓度维持在平衡值附近,快速地满足试验的要求。针对WILKERSON过滤器性能测试液压系统建立了温度被控对象以及三通比例水阀的数学模型。液压系统油温控制对象是典型的一阶滞后环节,具有大惯性、大滞后以及参数时变等特点。在此基础上,提出了基于参数自整定PID的油液温度控制策略,并在MATLAB/SIMULINK进行了参数自整定模糊PID控制器的设计以及油液温度控制的仿真分析。

威尔克森WILKERSON过滤器性能测试系统
仿真结果显示,采用参数自整定模糊PID控制算法对液压系统油液温度进行控制,油温静态误差小,且控制器具有不依赖系统模型,对系统时变参数不敏感等优点。将模糊推理规则构造成查询表,存储在PLC中,通过简单的查表与插值计算实现参数自整定模糊PID算法。在WILKERSON过滤器性能测试试验台上进行了油液温度控制试验,变工况下,液压系统油液温度能有效控制在40±2℃范围内。