[实用新型]旋转压实仪控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及控制技术领域，特别涉及一种用于旋转压实仪多路控制的旋转压实仪控制系统。 

背景技术

Superpave技术是美国公路战略研究计划（SHRP）作为沥青、路面性能方面的主要研究成果，是一套新的沥青和沥青混合料规范、试验和设计方法。旋转压实仪(SGC)是根据这一技术制作沥青混合料试件的基本设备之一，是一种较为新型的旋转压实设备。目前国内交通运输业使用的压实仪大多是传统的老式旋转压实仪或是进口的SGC，老式旋转压实仪由于测控技术落后已经不能满足Superpave技术规范的要求，进口压实仪价格昂贵。我国自主生产SGC尚缺乏系统、深入的研究，随着对Superpave技术的进一步认识，如何设计开发一套高精度、高效率、低成本的控制系统与方法成为目前国内旋转压实仪研发的关键问题。 

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种旋转压实仪控制系统，能够实现高精度、高效率、低成本的数据采集、数据处理和系统控制。 

本实用新型的目的是提供一种旋转压实仪控制系统，所述系统包括传感器子系统、执行部件、信号转换子系统和主控计算机； 

所述传感器子系统包括压力传感器、位移传感器、角度传感器、转速传感器和防护门开关传感器，上述传感器分别设置在旋转压实仪的相关部件上，并将采集的信号输出至信号转换子系统；

所述执行部件包括D/A转换模块、功率放大模块和电压转换模块、压力电机控制电路、转速电机控制电路和角度电机控制电路，所述PID控制器用于对旋转压实仪的直流电动机实现PID控制，所述D/A转换模块用于将单片机模块送出的已解码的控制信号转换为模拟量；所述功率放大模块用于对模拟的控制信号进行放大处理；电压转换模块用于将控制信号转换为符合被控单元的电信号，分别送入各电机控制电路，控制相应电机的运行；

所述信号转换子系统包括微处理器模块和USB通信模块，通过USB通信模块，所述微处理器模块与主控计算机实现双向通信。

进一步，所述传感器子系统还包括信号滤波模块、信号放大模块和多路数据选择器， 

所述传感器子系统的压力传感器、位移传感器和角度传感器信号为模拟信号，通过信号滤波模块和信号放大模块处理，经多路选择器分时轮换送入信号转换子系统，进行A/D转换和分组编码。防护门开关传感器和转速传感器信号为脉冲数字信号，通过并行接口直接送入信号转换子系统进行分组编码；即传感器的输出信号为模拟信号的，经滤波和放大处理后，分时轮换送入信号转换子系统，进行A/D转换和分组编码；传感器的输出信号为数字信号的，通过并行接口直接送入信号转换子系统进行分组编码；

进一步，所述执行部件的D/A转换模块由AD558高速8位D/A转换芯片构成；所述功率放大模块由OPA454高精度功率放大芯片构成；所述电压转换模块由固态继电器构成；

进一步，所述角度电机控制电路和转速电机控制电路采用高速D/A转换芯片进行信号转换；

进一步，所述信号转换子系统的微处理器模块采用STC系列8位单片机；USB通信模块采用FT245BM芯片构成；

进一步，所述主控计算机为微型计算机，用于实现具体完成状态显示、数据管理和参数控制；所述状态显示包括压力显示、位移显示和偏角显示；所述数据管理包括数据存储、数据处理和数据打印；所述参数控制包括参数初始化、参数设置和反馈控制；

进一步，所述主控计算机过程控制采用多回路闭环反馈控制的方法，实现对旋转压实仪的多路控制结构；

进一步，角度电机控制电路和转速电机控制电路采用PID控制算法，系统模型为闭环反馈控制系统；压力电机控制电路采用PWM控制方法，系统模型为闭环反馈控制系统。

本实用新型的有益效果是： 

1.本实用新型在分析和总结国内外同类SGC测控技术现状的基础上，采用先进的微电子技术、嵌入式单片机技术及旋转压实仪控制技术，形成了一套新型的SGC测控系统，能够实现高精度、高效率、低成本的数据采集、数据处理和系统控制；

2.本实用新型符合相关国家标准（JTT724-2008，JJG087-2008），满足在恒定垂直压强、恒定压实角度及规定压实转速三个主要技术条件共同作用下的压实过程；

3. 针对旋转压实仪的多路控制结构，控制系统采用多回路闭环反馈控制的方法，其中控制角度偏转、旋转次数及转速的大力矩伺服直流电动机采用的是PID控制算法；控制压实压力的步进电机采用的是相对直接的PWM控制方法，从而使系统控制具有针对性，满足了不同情况下的控制要求，具有较强的适应性。