本发明专利技术公开了一种试验机控制器自动检验和校准系统及方法,涉及试验机检验和校准技术领域,包括PC端用于设置试验机的检测参数和显示数据;数据采集模块包括压力传感器、标准压力传感器和温度传感器,用于采集试验机的压力和温度参数;控制器模块接收数据采集模块的信号,采用温度补偿技术来减少温度对输出压力的影响,并控制电机的转动;监测模块实时监控试验机的工作过程;校准模块通过与标准压力传感器配合工作,将采集的温度补偿后的压力值与标准压力值进行比较,调整电机运行以完成校准。该系统减少了温度对试验机的工作过程的影响,提高测量的准确性、稳定性和可重复性,提升试验结果和数据分析能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及试验机检验和校准的,尤其涉及一种试验机控制器自动检验和校准系统及方法。
技术介绍
1、近年来随着自动化控制和数据采集技术的成熟,为试验机自动检验和校准系统的实现提供了先决条件。试验机是评估材料和产品性能的关键工具,对其准确性和可靠性的要求日益增加,需要更精确的检验和校准手段来保证数据的准确性和一致性。目前市场上的试验机存在不能解决温度对试验机影响、测试参数控制不精确等问题。
2、如申请公开号为cn109855796a的中国专利公开了一种试验机力值自动校准系统和方法,通过数据采集单元采集试验机的工作力值,以及通过串口通讯得到标准力值传感器仪表的示值,通过常规的计算方式得到电机控制单元需要的参数,用来控制试验机的伺服电机的运行,从而控制试验机的横梁的运行快慢,减少人工的干预,自动的完成整个校准过程。通过上述过程实现校准过程的自动化,有效提高了校准的效率、准确性和可重复性。
3、但是由于温度会对试验机结果有着不可避免的影响,现有技术中,不能消除温度对试验机检测过程的影响,这样必然会带来温度影响的误差。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述现有一种试验机控制器自动检验和校准系统存在的问题,提出了本专利技术。</p>3、因此,本专利技术目的是提供一种试验机控制器自动检验和校准系统。
4、为解决上述技术问题,本专利技术提供如下技术方案:
5、pc端,用于实时显示数据,并设定试验机检测的压力范围和加载速率;
6、数据采集模块,用于采集试验机的压力参数,然后传给控制器模块;
7、其中,数据采集模块包括压力传感器用于采集试验机的压力参数、标准压力传感器用于提供标准压力值进行校准、温度传感器用于监测试验机的温度;
8、控制器模块,在接收到数据采集模块的信号后,采用温度补偿技术减少温度对试验机输出压力参数的影响并得到温度补偿压力值来控制电机的转动;
9、其中,温度补偿处理在标定的温度和输入压力情况下,通过三次样条插值法确定温度、输入压力与输出压力的函数关系,然后通过牛顿插值法得到输出压力插值区间以及输出压力插值区间系数,最后通过温度、输入压力、输出压力的函数关系与输出压力插值区间系数得到温度补偿压力值;
10、电机,通过控制器模块的指令运行并带动试验机工作;
11、监测模块,实时监控试验机的工作过程;
12、其中,监测模块监测电机的运行状态、试验机的压力参数以及温度信息并将监测模块数据反馈给pc端;
13、校准模块,通过标准压力传感器、数据采集模块配合工作完成校准;
14、其中,校准模块获得控制器模块中温度补偿压力值与标准压力传感器测得标准压力值之间的误差来控制电机运行在试验机设定的参数范围内。
15、作为本专利技术所述一种试验机控制器自动检验和校准系统的一种优选方案,其中:控制器模块中采用温度补偿处理方法如下:
16、s100、建立试验机传感器的温度补偿函数回归方程如下:
17、p=f-1(f,t)
18、p为输入压力,f为输出压力,t为温度,f-1为输出压力、温度与输入压力的逆关系运算;
19、s200、通过数据采集模块实时获取输入压力与温度;
20、s300、通过三次样条插值法得到输出压力、输入压力之间的三次样条函数多项式;
21、s400、根据三次样条函数多项式得到三次样条函数多项式的矩阵以及三次样条函数多项式的矩阵系数;
22、s500、采用最小二乘拟合方法建立温度、输出压力与输入压力之间的函数关系,确定三次样条函数多项式系数;
23、s600、计算输出压力插值区间,得到输出压力插值区间系数;
24、s700、通过输入压力、温度和输出压力之间的函数关系以及输出压力插值区间系数得到温度补偿压力值。
25、作为本专利技术所述一种试验机控制器自动检验和校准系统的一种优选方案,其中:步骤300通过三次样条插值法得到输出压力和输入压力之间的三次样条函数多项式方法如下:
26、令标定的温度为z个且温度保持不变,选取y个输入压力作为插值节点,插值区间为y-1个,得到输出压力和输入压力之间三次样条函数多项式表达式如下:
27、
28、其中,pj为不同温度下输入压力,f为输出压力,q、w、e、r为各阶函数系数,i为行数,j为列数,y为输出压力插值节点个数。
29、作为本专利技术所述一种试验机控制器自动检验和校准系统的一种优选方案,其中:步骤s400得到三次样条函数多项式的矩阵系数如下:
30、三次样条函数多项式的矩阵如下:
31、
32、其中,d表示三次样条函数多项式的矩阵中去掉第i行和第j列后的子矩阵行列式,x为三次样条函数多项式的矩阵中对应元素,m、n为正整数;
33、将三次样条函数多项式的矩阵中的x替换为q、w、e、r得到三次样条函数多项式矩阵系数dqi(k)~dri(k)。
34、作为本专利技术所述一种试验机控制器自动检验和校准系统的一种优选方案,其中:步骤s500通过最小二乘法与温度、输出压力与输入压力之间的函数关系,确定三次样条函数多项式系数如下:
35、
36、
37、
38、
39、其中,qij、wij、eij、rij为基于最小二乘拟合多项式的系数,d表示三次样条函数多项式的矩阵中去掉第i行和第j列后的矩阵行列式,m、n为正整数,t为温度,k为自变量,为正整数,i为行数,j为列数,dqi(k)~dri(k)为三次样条函数多项式的矩阵系数。
40、作为本专利技术所述一种试验机控制器自动检验和校准系统的一种优选方案,其中:步骤s600计算输出压力插值区间:
41、在温度标定情况下,利用牛顿插值法建立在输入压力不变情况下,输出压力与温度之间的函数关系如下:
42、fn(t')=q0+q1(t'-t0)+q2(t'-t1)+...+qn(t'-t0)(t'-t1)...(t'-tn-1)
43、其中,fi为不同温度下输出压力值,qn为基于最小二乘拟合多项式的系数,t0~tn-1为不同压力下温度,t'为实际测量温度,n为正整数;
44、将实测温度输入上述函数之中,求得在实测温度条件下的三次样条函数插值节点,得到不同温度条件下的输出压力,确定输出压力插值区间为[fn,fn+1]。
45、作为本专利技术所述一种试验机控制器自动检验和校准系统的一种优选方案,其中:步骤s600得到输出压力插值区间系数方法如下:本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:包括,
2.如权利要求1所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述控制器模块中采用温度补偿处理方法如下:
3.如权利要求2所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤300通过三次样条插值法得到输出压力和输入压力之间的三次样条函数多项式方法如下:
4.如权利要求3所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤S400得到三次样条函数多项式的矩阵系数如下:
5.如权利要求4所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤S500通过最小二乘法与温度、输出压力与输入压力之间的函数关系,确定三次样条函数多项式系数如下:
6.如权利要求5所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤S600计算输出压力插值区间:
7.如权利要求6所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤S600得到输出压力插值区间系数方法如下:
8.一种试验机控制器自动检验和校准方法,基于权利要求1~7任一所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统实现,其特征在于:包括以下步骤,
9.一种计算机设备,其特征在于:包括,
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:该计算机程序被所述处理器执行时,实现如权利要求8所述的一种试验机控制器自动检验和校准方法。
...
【技术特征摘要】
1.一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:包括,
2.如权利要求1所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述控制器模块中采用温度补偿处理方法如下:
3.如权利要求2所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤300通过三次样条插值法得到输出压力和输入压力之间的三次样条函数多项式方法如下:
4.如权利要求3所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤s400得到三次样条函数多项式的矩阵系数如下:
5.如权利要求4所述的一种试验机控制器自动检验和校准系统,其特征在于:所述步骤s500通过最小二乘法与温度、输出压力与输入压力之间的函数关系,确定...
【专利技术属性】
技术研发人员:王戈,
申请(专利权)人:王戈,
类型:发明
国别省市:
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