伺服控制电流信号检测技术研究

方案

伺服控制电流输出信号的连接方式如图2。从图中可以看出伺服阀与控制系统通过伺服阀线缆与转接面板相连接[4]。连接方式是：协调加载控制系统→控制系统输出接头→转接面板接头→伺服阀线缆插头→伺服阀，伺服控制电流信号检测装置要检测的是控制系统输出端和转接面板输出端的B、E接头，以及伺服阀对接口输出端的A、B或C、D接头，根据设计原理及试验需求，选用微型直流电流表（电流表经专业机构标检，型号为DC200mA DC 9-12V）检测电流信号，根据实际使用的转接插头类型，将伺服控制电流信号检测装置的检测接头分为两种，一种是MS3106A16S-8P型五芯插头用以检测控制系统输出端和转接面板输出端的B、E，另一中是MS3102A14S-2P型四芯插座用以检测伺服阀对接口输出端的A、B或C、D。

伺服控制电流信号检测装置设计框图如图3所示，伺服控制電流信号检测装置与被检测接头对接方式如图4所示，当需要检测控制系统的伺服信号输出和转接面板伺服信号输出时，将示意图中的五芯插头插到对应插座上，读取阀电流信号，当需要检测伺服阀线缆信号输出时，将伺服阀线缆插头插到示意图中的四芯插座上，读取阀电流信号，以此来判断阀电流输出是否正确。

具体检测方法为：当控制系统输出正向伺服控制电流信号时，电流表显示阀电流为正值，当控制系统输出负向伺服控制电流信号时，电流表显示电流为负值。以此判断伺服控制电流信号极性是否正确，即线缆输出接头顺序是否正确。

当伺服控制回路不通或短路时，电流表显示值为0。

当控制系统输出正向伺服控制电流信号时，电流表显示电流为正值且其值接近控制设备的理论输出值，当控制系统输出负向伺服控制电流信号时，电流表显示电流为负值其值接近控制设备的理论输出值[5]。如果电流表显示电流值与理论值相差较大或显示阀电流方向相反则表明伺服控制输出回路有故障。

3 功能验证与应用

3.1 功能验证

根据设计方案组成伺服控制电流信号检测装置实物图如图5所示，通过对图6中的控制系统输出端、转接面板及伺服阀线缆接头进行功能验证，结合控制设备通道配置测试了以下五种情况，结果见表1、表2及图7所示。

从表1结果中可以看出断开输出信号与短接输出信号时结果均为0mA，表明该通道伺服控制电流信号在传输过程中已断开或短路[6]。

表2表明该通道的伺服控制电流输出信号稳定，线路传输基本无损耗。

3.2 试验应用

飞机结构强度静力/疲劳试验目前主要采用的是伺服控制系统，伺服控制信号导致的故障均可以使用该装置进行检测，例如在某型号的全机疲劳试验运行中，5#加载点在给出指令时液压作动筒未按指令进行动作，经检查传感器信号反馈、液压动力[7]、信号线缆等均正常，使用伺服控制电流信号从伺服阀线缆接头分段检测时发现该伺服阀线缆内部已被压断，外表无明显变化，该装置快速的排查了故障出处，并进行更换线缆，试验快速正常运行，在某型号静力试验调试时，控制系统给出16#加载点正指令，现场对应作动筒向相反方向动作，经检测后发现伺服控制信号接头反接导致。

4 结果

该装置在检测过程中主要针对目前所使用伺服阀检测灯的不足，通过新的方法与思路设计伺服控制电流检测装置，通过功能测试与应用表明该装置测试结果准确，其可视化功能具有直接显示伺服控制电流信号大小的优点，可快速定位故障原因与出处，在应用中能快速排查故障，提高了试验的运行效率。

5 结论

在实际工作中，伺服控制电流信号检测装置应用非常广泛有效，特别适用于加载点较多的试验调试过程中，有效的提高了试验调试效率，为后续正式试验提供了更多的宝贵时间，因此从该装置的设计、功能验证以及应用可以得出以下结论：（1）伺服控制电流检测装置操作简便，电路设计符合应用原理且电子元器件使用少。（2）可直接输出检测伺服控制电流信号的极性方向以及大小，具有可视化的优点。（3）快速检测故障位置且定位准确。（4）检测结果准确可靠，稳定性强，在伺服控制系统的结构强度静力/疲劳试验中可广泛使用。

参考文献：

[1]李健，赵俊杰.结构疲劳试验控制系统关键技术[J].测控技术，2013，32（12）：83-86.

[2]黄德先.过程控制系统[M].清华大学出版社，2011.

[3]MTS System Corporation. MTS Fatigue Testing Solutions[Z]. 2011.

[4]MTS System Corporation. Aerospace Testing Solutions[Z]. 2012.

[5]周德新，等.飞行参数在线自动监测技术的研究[J].计算机测量与制，2015（23）：2689-2691.

[6]卢京潮.自动控制原理[M].西北工业大学出版社，2004.

[7]楼锡银.液压传动及控制技术[M].浙江大学出版社，2012.

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