液压万能材料试验机测控系统的综合分析研究

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传统的试验机只能依靠试验人员来进行观察，再基于自身的经验来手工进行相应的调整，依靠指针表盘所显示的数据来进行材料性能数据方面的计算，其操作相对较为复杂，且适应不了当前试验机的实际需求，并也逐渐被社会所淘汰。针对这些问题，文章将在Delphi语言软件的基础上，结合单片机自身所具备的自动控制技术，把这-单片机应用在万能材料试验机的控制系统中，分析通用材料等各种试验标准，并在此基础上提出了-种拈化的上位机软件、下位机软件以及上下位硬件设计方式，并在此基础上对这种试验设计方法进行了评价，此外还实施了不同的试验。

二、测控系统硬件的设计在本文中，这-测控系统硬件的核心为AVR单片机，以硬件拈化设计作为其思想来进行测控系统硬件的设计，该硬件包括了六个子拈，其结构如下图所示：鼷1 拄鬟缓壤孛擎结擒鹫(-)单片机的最小系统。在该系统中主要采用的是AVR系列的Atmega16L单片机，其中最小系统是由复位电路、单片机、晶振以及电源所组成，在设计系统硬件中，复位电路作为- 种比较常见的电路，其自身设计质量的高低将直接影响系统整个工作的可靠性以及稳定性。针对这-特性，为了使系统运行的可靠性得到保障，本文所阐述的这-系统，其复位电路是在单片机的低电平基础上，通过 10k Q电阻来实现复位电路等，这种方式比较简单，而且其可靠性也较强。此外，晶振电路主要采用的是陶瓷晶体和双 30pF电容，其频率为 8t4z。

(二)高精度的A/D转换拈。这-拈依靠压力以及变形等各种模拟型号的采集，通过滤波放大以后，将A/D转换器输入到该拈，同时将其转换成为数据信号，将其传递至单片机，其中A/D转换器采用的是型号为AD7710的转换器，而放大器则采用的是 oP07这-型号。

(三)拉线编码器的解码拈。拉线编码器主要是测试工作台的位移，其包含两个内容：即即位编码与方向解码，编码器所产生的信号再经过光电耦合器隔离以后，就会进入到单片机、方向编码中，待信号被输入至单片机后，单片机就会对其进行相应的计数，并实施位移的计算。在本文所阐述的这-系统中，其电源拈主要是对所有 Ic予以供电。

(四)串口通讯拈和开关量输出拈。在该系统中，串口通讯这～拈可实现上位机、下位机间数据的通讯，当下位机将信号采集后，就会将其传送至上位机，接着由上位机来发布相关的命令，同时指示下位机下-步动作。而在系统中，其开关75 消费电子 20f3量这-拈的功能主要表现如下：第-，控制电机的输出方向以及其脉冲输出；第二，利用上述这-输出控制来过载保护系统。

三、软件的设计(-)上位机的设计。针对万能机试验机 自身测控软件操作的复杂性以及对试验人员的水平要求高等特点，本文所研究的这-软件主要分为三个部分。即试验拈、主程序以及设备配置拈，其中试验拈和设备配置拈都是以DLL形式来进行封装的，有利于新试验方式的扩展。其中动态链接库为-种资源库或者函数，可编写和语言没有关系的各种方程，可被其他的DLL文件或者应用程序所调用，基于该特性可得知，主程序能实现不同试验拈之间的切换，在试验人员在切换某预置试验拈时，和该试验拈有关的结果分析方式、控制过程以及数据记录等均会被完全的定制，使试验人员可从以往繁琐且专业的参数设置中释放出来。

(二)下位机软件的设计。这-软件为压力控制程序、通讯程序和数据采集程序等所构成，利用数据采集这-软件可实现单片机与转换器间通讯；而通讯程序则不仅可实现上下位机数据的交互，同时还可实现命令的解析；此外压力控制这-程序可对试验机实施加载控制，在这-程序中，如果采用的控制策略较为单-，就会导致其控制效果比较低下，如果采取的是单-且模糊控制策略，尽管能够有效改善其动态特性，但由于在其内部存在大量模糊的控制规则，很容易使其控制的准确性以及可靠性受到影响。

四、试验研究(-)多目标持荷试验。实施该试验的目的就是为了测试这种算法在均匀加载以及目标持荷的时候所产生的效果，以此来验证这种测试控制系统基本性能，通过这-试验得知，这种算法满足-级精度的要求。

(二)水泥胶沙抗压试验。基于上述这-试验，再来实施水泥胶沙抗压试验，在试验过程中，其加速度可精确控制在试验的标准所规定的范围内，即2.4kN/s，而这也说明来该算法以及其控制器在控制精确力上的效果。

(三)金属材料的拉伸试验。基于上述的这两种试验，在本文还对具备明显的屈服材料实施了拉伸材料，在试验过程中，主要采取的是位移、力以及变形的三闭环控制，从其试验结果来看，所获的材料力学性能和该材料理论力学性能基本处于吻合状态，而这也在-定程度上说明了在三闭环的金属拉伸试验过程中，这种 自适应 PID算法具有较强的适用性。

五、结束语 、综上所述，本文所阐述的这-材料试验机控制系统不管是在硬件上，还是在软件上均实现了操作、扩展以及设计的方便性，不仅使工作人员在试验过程中的工作强度得到了减轻，同时在-定程度上还使这些集成材料试验标准变得更为简单，且数据精度和系统的控制精度也较高。