[发明专利]一种路强仪控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种路强仪控制系统，其特征在于，包括第一执行机构、第二执行机构与控制机构；其中：

所述第一执行机构包括主控制器、伺服电机、伺服电机驱动器、第一减速机组以及第一连接器，所述第二执行机构包括强电控制器、三相电机、第二减速机组以及第二连接器，所述控制机构包括力传感器、位移传感器、电源以及控制主机；

所述主控制器与力传感器、位移传感器、电源、伺服电机驱动器、强电控制器以及控制主机连接，所述主控制器通过以太口或串口与所述控制主机通信连接，所述主控制器能够对力与位移进行同步测量控制，所述主控制器能够对伺服电机进行驱动控制，所述主控制器通过对伺服电机进行驱动控制，对系统的力闭环控制或位移闭环控制进行加载、持荷与卸载；

所述强电控制器与电源、三相电机以及主控制器连接，所述强电控制器接收主控制器的控制指令，通过控制继电器通断对三相电机的转速进行控制来实现系统的位移开环控制；

所述控制主机内装有上位机控制软件，所述控制主机通过以太口或串口与主控制器进行数据和控制交互。

所述主控制器和强电控制器均装有嵌入式软件。

2.根据权利要求1所述的一种路强仪控制系统，其特征在于，所述控制主机为工控屏或控制电脑，所述控制主机内的上位机控制软件能够对获取的实验数据进行联网上传到服务器。

3.一种路强仪控制系统的控制方法，应用于权利要求1-2任一所述的一种路强仪控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化，系统上电自检，主控制器嵌入式软件、上位机控制软件均按照预定的设计进行初始化操作，上位机软件连接主控制器后读取主控制器内部保存的参数并与上位机软件保存的参数进行核对校验；

S2、开环运行，抬升横梁，上位机软件按照预定的设计发送指令给主控制器，由主控制器发送指令到强电控制器完成结合第二连接器并开启三相电机定转速运行；

S3、加载进入，当油缸活塞与待测样品接触，加载力达到入口力后自动切换成闭环加载状态，此时上位机软件发送指令给到主控制器，主控制器通过控制强电控制器依次完成三相电机的停机、第二连接器的分离、第一连接器的结合的动作，然后主控制器驱动伺服电机进行闭环力控制；

S4、匀速加载或卸载，主控制器对需求力速率和实际力速率进行闭环PID控制，当力值达到上位机软件预设的持荷目标后进入持荷阶段，主控制器对需求力值和实际力值进行闭环PID控制；

S5、结束控制，上位机软件按照预定的设计发送指令给主控制器，主控制器和强电控制器依次完成停止伺服电机运行、分离第一连接器、结合第二连接器的动作，然后通过强电控制器驱动三相电机回退横梁。

S6、主控制器的嵌入式软件每隔一个固定时间周期Tp启动一次以太或串口通信数据上传，将已保存有全通道力和位移的数据按照操作规则进行发送，控制主机的上位机软件实时接收来自主控制器上送的数据，上位机软件支持各种不同实验项目导入、报表的生成、试验过程的控制以及试验数据的上传管理。

4.根据权利要求3所述的一种路强仪控制系统的控制方法，其特征在于，主控制器嵌入式软件的处理算法步骤为：

T1、实时采集力传感器、位移传感器数值，并对采集到的各通道力传感器原始码值进行滤波算法处理，不对位移传感器数值进行滤波处理；

T2、根据来自上位机的操作指令，对三相电机和伺服电机分别进行操作控制，具体地：对于移动横梁等快速移动操作采用通过主控制器发送控制指令给到强电控制器，结合三相电机对应的连接器，进而通过强电控制器操作三相电机实现等速控制来达到要求的移动速度，三相电机的运行方向设定由强电控制器进行控制，对于加载、持荷和卸载等较慢速控制操作均采用通过主控制器直接控制驱动伺服电机来实现闭环力控制，此时要求断开三相电机对应的第二连接器且合上伺服电机对应的第一连接器；

T3、主控制器将实时采集到的各通道实验数据发送给到上位机，用于结果显示和过程控制处理使用，上位机软件负责统筹规划各个执行器的动作、诊断处理和安全保护处理。

5.根据权利要求3所述的一种路强仪控制系统的控制方法，其特征在于，步骤S6中，时间周期Tp，可选地、可设定为20ms；操作规则为：报头+校验码+系统状态+异常状态+力通道值+位移0通道值+位移1通道值。