Badanie bezwładnościowe w dwóch ośachstawkaTabela jest podstawowym elementem sprzętu do testowania wydajności systemów nawigacji inercyjnej i systemów kontroli nastawienia.zapewnia dokładne odniesienia do pozycji i pobudzenia ruchu dla urządzeń inercyjnych (takich jak żyroskopy i akcelerometry) i inercyjnychSystem.stawkaStolikwydajność techniczna bezpośrednio określa dokładność i niezawodność badań inercyjnych,i jegoRdzeń opiera się na wysokiej precyzji zasad kontroli ruchu i konstrukcji strukturalnej o wysokiej sztywności i niskiej interferencji.artykułrozwinie podstawową logikę sterowania ruchem, kluczowe technologie, podstawowe elementy konstrukcji konstrukcyjnej i rozważania projektowe,ujawnianie wewnętrznego mechanizmu, dzięki któremu osiąga wysokiej precyzji symulację ruchu kątowego.

I. Zasada sterowania ruchem w badaniu inercyjnym o dwóch ośachStawka Tzdolny

Podstawowy cel sterowania ruchem w badaniu inercji dwukołowejstawkatabela ma osiągnąć niezależny lub połączony ruch kątowy na dwóch ośach ortogonalnychis (zwykle azymut i oś odbiciais) spełniać wymagania w zakresie symulacji postawy w różnych scenariuszach badań, takich jak rotacja z stałą prędkością, pozycjonowanie kątowe i sinusyoscylacjaJego zasada sterowania opiera się na zamkniętym systemie sterowania "generacja polecenia - zwrot sygnału - korekta błędów", integrującym kluczowe technologie, takie jak obliczenia kinematyczne, serwo napęd,i wykrywanie wysokiej precyzji w celu zapewnienia dokładności wyjściowego ruchu kątowego i dynamicznej reakcji.

(I) Logika sterowania rdzeniem: sterowanie w pętli zamkniętejstrukturę

System pomiaru i sterowania jest ważnym elementem/stawkatabelaJego główne funkcje można podsumować w następujący sposób: wdrażanie strategii serwo sterowania systemu, spełnianie funkcji i osiągów technicznych systemu oraz zapewnienie normalnej, bezpiecznej, bezpiecznej pracy systemu.i niezawodne działanie. 

1.ZasadaW sprawie:stawkakontrola tabeli opiera się na teorii kontroli błędów, gdzie różnica między wartością polecenia a wartością sprzężenia zwrotnego jest błędem, a idealnym celem kontroli jest zerowanie błędu.Ten błąd jest przetwarzany przez algorytmy PID, algorytmy korekty napędowej, algorytmy kompensacji tarcia itp., aby wygenerować wartość napięcia.Ta wartość napięcia jest następnie wyjście przez standardowy przemysłowy płytę D / A jako wejście do kierowcy silnika. Kierowca silnika napędza silnik zgodnie z podanym napięciem w celu sterowania silnikiem.stawkaramy stołu do obrotu, a kąt obrotu jest uzyskiwany przez kodera kątowego, zwrócony do programu sterowania (tj. wartość sprzężenia zwrotnego) poprzez moduł pomiaru kąta i kartę pozyskiwania danych.Wartość informacji zwrotnej jest następnie porównywana z wartością polecenia, a cykl kontroli trwa, dopóki błąd nie osiągnie zera.

System wykorzystuje podległą strukturę sterowania składającą się z pętli prądu analogowego i pętli pozycji cyfrowej.i kierowca napędza silnik w celu uzyskania kontroli nad silnikiemDwa wały przekazują sygnały pozycji wału za pośrednictwem koderów kątowych, które następnie są przekazywane do programu sterowania za pośrednictwem modułu pomiaru kąta i karty pozyskiwania danych.System sterowania następnie wykorzystuje algorytmy sterowania PID i zaawansowane algorytmy sterowania robustne do sterowania gramofonem, tworząc w ten sposób pętlę pozycyjną systemu. pętlę pozycyjną jest głównym pętlem zwrotnym systemu, zapewniając dokładność sterowania systemu i wymagania dynamiczne.Prąd systemu jest wprowadzany wewnętrznie przez kierowcę. Ta pętla prądu tworzy armaturę prądu negatywnego sprzężenia zwrotnego w celu zmniejszenia wpływu wahania napięcia zasilania, poprawy liniowości momentu obrotowego,i zapobiegać przepływowi w obwodzie konwersji mocy i silniku.

2.Oprogramowanie sterowaniaW sprawie:stawkaoprogramowanie do sterowania stołem jest podzielone na warstwę górną (poziom zarządzania zintegrowanego) i niższą warstwę (poziom kontroli bezpośredniej).Powierzchnia górna i dolna komunikują się za pośrednictwem pamięci współdzielonej i są realizowane na jednym komputerzePowierzchnia górna tworzy scentralizowany poziom monitorowania i zintegrowanego zarządzania dwuwymiarowymstawkaTabela, realizująca głównie online zintegrowane zarządzanie procesami poza czasem rzeczywistym, testowanie wydajności, ustawienia ochrony bezpieczeństwa i funkcje monitorowania.Dolna warstwa oprogramowania to poziom bezpośredniego sterowania dwuwymiarowymstawkaSystem sterowania stołem, wykorzystywany do tworzenia różnych niezależnych pętli serwo sterowania.

Centralny system monitorowania (CMS) to dedykowane urządzenie sprzętowe w systemie sterowania.Komunikuje się bezpośrednio z oprogramowaniem sterującym za pośrednictwem interfejsu w celu kontrolowania stanu pracy serwo systemu każdego kanałuCMS zapewnia również funkcje ochrony bezpieczeństwa i logicznej kontroli całego systemu.

3.System sterowania serwo: System sterowania posiada dwa niezależne cyfrowe kanały serwo sterowania i przyjmuje cyfrowy serwo system sterowania z układem sterowania bezpośredniego napędu kierowcy-wrotnego silnika sterowanego przez mikroprzedsiębiorstwo.Cyfrowa pętla zwrotna pozycji kątowej, składający się z precyzyjnych elementów sprzężenia zwrotnego i cyfrowego konwertera, spełnia wymagania dotyczące dokładności i wydajności systemu.Wykorzystanie przemysłowego komputera sterującego jako głównego komputera sterującego dla serwo systemu zapewnia realizację wydajności systemu i skutecznie wdraża strategię kontroli systemu, zapewniając w ten sposób pełną gwarancję wydajności systemu.

Cały sterownik składa się z czterech elementów: klasycznego sterownika PID, sterownika zwrotnego o różnicy fazowej zerowej opartego na przedkompensacji punktu zerowego, adaptywnego kompenzatora tarcia,i solidny sterownik oparty na obserwatorze zakłóceń.

Pętla pozycyjna wykorzystuje kompozytową strukturę sterowania, łączącą kontrolę feedforward i feedback.Kontrola zwrotna poprawia wydajność śledzenia bez wpływania na stabilność, podczas gdy sterowanie zamkniętą pętlą zapewnia stabilność i wytrzymałość systemu w przypadku zakłóceń zewnętrznych i zmian parametrów.

W pozycji sterowania zamkniętym pętlem stosuje się solidną metodę sterowania opartą na obserwatorze zakłóceń.Podstawową ideą jest wyrównanie różnic między rzeczywistym obiektem a nominalnym wyjściem modelu spowodowanym przez zewnętrzne zakłócenia momentu obrotowego i zmiany parametrów modelu do wejścia sterowania, tzn. obserwowanie równoważnego zakłócenia i wprowadzenie równoważnej kompensacji w systemie sterowania w celu tłumienia zakłócenia i zwiększenia solidności systemu sterowania.Projektowanie pętli zamkniętej pozycji uwzględnia głównie stabilność systemu i błąd pozycji statycznej, wykorzystując skuteczne środki filtrowania logiki dla informacji zwrotnych o pozycji w celu usunięcia wpływu błędów bitowych i błędnych interpretacji.Pozycja sterownika pętli zamkniętej wykorzystuje sterowanie złożone w celu zapewnienia płynnego działania systemu pętli zamkniętej bez przesunięciaJego parametry można dostosować do różnych obciążeń, zwiększając odporność systemu sterowania na zmiany parametrów.

(II) Kluczowe technologie: Wysokiej precyzji wykrywanie i kompensacja błędów

Dokładność sterowania pętlą zamkniętą opiera się na wysokiej precyzji wykrywania sprzężenia zwrotnego i skutecznej kompensacji błędów, które są podstawowym wsparciem technologicznym dla sterowania ruchem dwuosiowegostawkaStół.

1.Wysokiej precyzji wykrywanie pozycji kątowej/prędkości kątowej: W celu uzyskania stanu ruchu urządzenia wykorzystuje się elementy wykrywające o wysokiej precyzjistawkaPowszechnie stosowane elementy wykrywania obejmują kodery fotoelektryczne, transformatory obrotowe i synchronizatory indukcyjne.Wśród nich, okrągłe synchronizatory indukcyjne są szeroko stosowane w wysokiej precyzjistawkatabele ze względu na ich wysoką precyzję, wysoką stabilność i silne możliwości przeciwdziałania zakłóceniom; kodery fotoelektryczne, z drugiej strony,mają zalety szybkiej szybkości reakcji i wysokiej rozdzielczościW celu dalszego poprawy dokładności wykrywania zazwyczaj stosuje się technologię podziału wieloczasowego.Poprzez nakładanie i podział sygnałów z wielu głowic odczytu, wpływ błędów oznakowania i błędów montażu elementów wykrywania jest zmniejszony.

2.Technologia kompensacji błędów: Technologia ta, łącząca oprogramowanie i sprzęt, kompensuje systematyczne i losowe błędy występujące podczasstawkaSystematyczne błędy obejmują głównie błędy mechaniczne w transmisji, błędy geometryczne ramy (takie jak błędy ortogonalności między dwiema ośmi,radialny i osiowy przepływ systemu wału)W przypadku błędów w strefie martwej silnika występują głównie zakłócenia obciążenia, przesunięcia temperatury i wibracje zewnętrzne.który wykorzystuje wysokoprecyzyjne urządzenia pomiarowe, takie jak interferometry laserowe, do kalibracji błędów systematycznych, ustalenie modelu błędu i wywołanie modelu w czasie rzeczywistym podczas kontroli w celu anulowania błędów; po drugie, kompensacja adaptacyjna online,który wykorzystuje algorytmy sterowania adaptacyjnego do identyfikacji przypadkowych błędów, takich jak zakłócenia obciążenia i przesunięcia temperatury w czasie rzeczywistym, dynamicznie dostosować parametry sterowania i poprawić zdolność systemu do przeciwdziałania zakłóceniom.

II. Projekt konstrukcyjny badania inercji dwukołowegoStawkaTabela

Konstrukcja konstrukcyjna dwuosiowego inercjalnikaszybkość badaniaTabela musi spełniać podstawowe wymagania "wysokiej precyzji, wysokiej sztywności, niskiej zakłóceń i lekkiej wagi." Musi zapewnić, że konstrukcja mechaniczna może precyzyjnie przekazywać ruch, minimalizując wpływ własnej ingerencji na dokładność badań.Jego podstawowa struktura składa się z:stawkaramy stołowe, układ wału, mechanizm przesyłowy, konstrukcja nośna i urządzenia ochronne.Konstrukcja każdej części bezpośrednio określa właściwości mechaniczne i dokładność badań urządzenia.stawkaStół.

(I) Skład struktury rdzenia

1.Tramy zdolne: Jako podstawowy element do podtrzymania próbki badawczej i realizacji ruchu kątowego składa się on z wewnętrznej ramy (ramy osi stopu) i zewnętrznej ramy (ramy osi azimutów),o pojemności nieprzekraczającej 50 WKonstrukcja ramy musi zrównoważyć sztywność i lekkość: niewystarczająca sztywność spowoduje deformację podczas ruchu, co wpływa na dokładność ustawienia;nadmierna waga zwiększy obciążenie silnika i zmniejszy wydajność dynamicznej reakcjiW celu optymalizacji struktury ramy stosuje się analizę elementów skończonych.W celu poprawy sztywności konstrukcyjnej przy jednoczesnym zmniejszeniu masy.

2.Zestaw układu wału: Jest to główny element zapewniający precyzyjne ruchy kątowezjadłUkład układu wału składa się głównie z węgla, łożysk, obudowy łożysk i mechanizmów blokowania.Aby poprawić dokładność obrotu, high-precision rolling bearings (such as angular contact ball bearings and tapered roller bearings) or hydrostatic bearings (gas hydrostatic bearings and liquid hydrostatic bearings) are typically usedłożyska toczące mają zalety prostej struktury, niskiego kosztu i szybkiej reakcji, dzięki czemu nadają się do średniej do wysokiej precyzjistawkałożyska hydrostatyczne wspierają wrot poprzez folie olejowo-gazową utworzoną z gazu lub płynu pod wysokim ciśnieniem, charakteryzujące się beztarciem, niskim zużyciem i wysoką dokładnością obrotową,co sprawia, że nadają się do ultrawysokiej precyzji rzjadłPodczas montażu układu wału należy ściśle kontrolować przenoszenie łożyska w celu zmniejszenia radialnego i osiowego przepływu wrzeciona.konstrukcja kompensacji temperatury jest stosowana w celu zmniejszenia wpływu zmian temperatury na dokładność systemu wału.

3.Mechanizm przekazywania: Odpowiedzialny za przekazywanie ruchu silnika dostawkaramy stołowej, jej dokładność przenoszenia bezpośrednio wpływa nastawkaWykorzystuje się w tym celu następujące rozwiązania:stawkama zalety wysokiej dokładności transmisji, szybkiej reakcji i braku reakcji zwrotnej transmisji,co czyni go preferowaną metodą przesyłu dla wysokiej precyzjistawkanapęd pośredni przesyła ruch poprzez elementy przesyłowe, takie jak biegówki, pasy synchroniczne i śruby ołowiowe.ale wymaga precyzyjnej obróbki mechanicznej i montażu w celu kontrolowania reakcji przeciwnej transmisji i zmniejszenia błędów w transmisji.

4.Struktura podtrzymująca i urządzenia ochronne: Struktura nośna, w tym podstawa i uchwyty, służy do mocowania różnych elementówstawkaMusi mieć wystarczającą sztywność i stabilność, aby uniemożliwić wpływ drgań zewnętrznych nastawkaGranit ma dobrą odporność na wstrząsy i stabilność, skutecznie wchłania wibracje i poprawiastawkaUrządzenia ochronne są stosowane głównie w celu ochrony wewnętrznych elementówstawkastołu, zapobiegając praniu pyłu, wilgoci itp. do układu wału i mechanizmu przesyłowego, a jednocześnie zapobiegając wypadkom bezpieczeństwa podczas badań.Zazwyczaj obejmują one osłony uszczelniające i zabezpieczenia sznurowadłas.

(II) Kluczowe punkty projektowania konstrukcyjnego

1.Projektowanie dwuosiowej ortogonalności: Błąd ortogonalności między dwiema ośmiami jest kluczowym błędem geometrycznym wpływającym na dokładność połączenia dwuosiowego i musi być zapewniony poprzez precyzyjną konstrukcję i montaż.W fazie projektowania konstrukcji, pozycja montażu komponentów układu wału jest zoptymalizowana za pomocą modelowania 3D, aby zapewnić, że linie środkowe dwóch osi są ściśle ortogonalne.do pomiarów w czasie rzeczywistym stosuje się interferometr laserowy, a błąd ortogonalności jest kontrolowany w ciągu kilku sekund poprzez regulację dokładności montażu obudowy łożyska.

2.Lekkie i dynamiczne układy równoważenia: Nierównomierne rozkład masy międzystawkaRamka stołu i obciążenie mogą generować siłę odśrodkową podczas ruchu, powodując wibracje i wpływając na dokładność dynamiczną.stawkaW celu usunięcia masy ekscentrycznej niezbędne jest również dynamiczne testowanie i korekta równowagi.stawkanierównowaga stołu w minimalnym zakresie, zapewniając stabilność podczas obrotu z dużą prędkością.

3.Projekt przeciwdziałania zakłóceniom: zakłócenia mechaniczne ze stronystawkasam stolik (np. tarcie łożyska i odległość przekładni) oraz zakłócenia zewnętrzne (np. wibracje i zmiany temperatury) mogą poważnie wpływać na dokładność badań,i muszą być tłumione poprzez projektowanie konstrukcyjnePo pierwsze, przyjmuje się konstrukcję izolacji wibracyjnej, umieszczając podkładki lub platformy izolacyjne wibracyjne między podstawą a ziemią w celu absorpcji wibracji zewnętrznych.przyjęto projekt regulacji temperatury, instalowanie urządzeń grzewczych/chłodzących i czujników temperatury wewnątrzstawkaTabela do kontrolistawkaw czasie rzeczywistym, zmniejszając wpływ zmian temperatury na dokładność wału i właściwości materiału.konstrukcja okablowania i przewodów jest zoptymalizowana w celu uniknięcia napięcia i tarcia między kablami i przewodami podczasstawkaruch stołu, zmniejszający moment zakłócenia.

4.Instalacja próbki i projektowanie interfejsu: Dokładność montażu próbki ma bezpośredni wpływ na niezawodność wyników badań, co wymaga zaprojektowania precyzyjnego interfejsu montażu i odniesienia pozycjonowania.Metody pozycjonowania, takie jak lokalizacja szpil i kołnierzy końcowych, są zazwyczaj stosowane w celu zapewnienia, że środek montażu próbki pokrywa się z środkiem obrotu urządzenia.stawkaJednocześnie należy zarezerwować niezbędne interfejsy sygnału i zasilania w celu ułatwienia połączenia próbki z zewnętrznymi systemami badawczymi,i konstrukcja interfejsu musi unikać wpływania nastawkaZakres ruchu i dokładność stołu.

III. Wniosek

Zasada sterowania ruchem i konstrukcja konstrukcyjna badań bezwładnościowych w dwóch ośachstawkaWysoka precyzja wymagana do sterowania ruchem zależy od wysokiej sztywności i niskiej zakłóceń konstrukcji,Optymalizacja konstrukcji stanowi solidną podstawę do wdrożenia algorytmów sterowania ruchemWraz z rozwojem technologii nawigacji inercjalnej w kierunku wyższej precyzji i miniaturyzacji wymagania dotyczące wydajności badań inercjalnych w dwóch ośachstawkaw przyszłości, it is necessary to further integrate advanced control algorithms (such as intelligent control and robust control) with high-precision structural design technologies (such as additive manufacturing and precision assembly) to continuously improve the testing accuracy, dynamicznej reakcji i niezawodnościstawkaTabela, zapewniająca silne wsparcie dla rozwoju technologii inercjalnej.