Prova inerziale a due assitassoLa tabella è un elemento fondamentale per la prova delle prestazioni dei sistemi di navigazione inerziale e dei sistemi di controllo dell'atteggiamento.fornisce precisi riferimenti di atteggiamento e eccitazioni di movimento per dispositivi inerziali (come giroscopi e accelerometri) e il sistema inerzialeIl sistema.tassoLa tavola.le prestazioni tecniche determinano direttamente l'accuratezza e l'affidabilità delle prove inerziali,e il suoIl nucleo si basa su principi di controllo del movimento di alta precisione e su un design strutturale ad alta rigidità e a bassa interferenza.Articoloelaborare la logica di base del controllo del movimento, le tecnologie chiave, i componenti fondamentali della progettazione strutturale e le considerazioni di progettazione,rivelando il meccanismo intrinseco con cui si ottiene una simulazione di movimento angolare ad alta precisione.

I. Principio di controllo del moto di una prova inerziale a due assiTasso Tcapace

L'obiettivo principale del controllo del movimento per una prova inerziale a due assitassola tabella deve ottenere un movimento angolare indipendente o collegato su due assi ortogonaliIs (tipicamente azimut e asse di passo)Is) per soddisfare i requisiti di simulazione dell'atteggiamento in vari scenari di prova, quali la rotazione a velocità costante, il posizionamento della posizione angolare e la sinusoideoscillazioneIl suo principio di controllo si basa su un sistema di controllo a circuito chiuso di "generazione di comando - feedback del segnale - correzione degli errori", integrando tecnologie chiave quali il calcolo cinematico, il servo drive,e rilevamento ad alta precisione per garantire l'accuratezza del movimento angolare di uscita e le prestazioni di risposta dinamica.

(I) Logica di controllo centrale: controllo a circuito chiusostruttura

Il sistema di misurazione e controllo è un componente importante del sistema di misurazione e controllo.IltassotabellaLe sue funzioni principali possono essere riassunte come: l'attuazione della strategia di servocontrollo del sistema, l'adempimento delle prestazioni tecniche e delle funzioni del sistema, e la garanzia del normale, sicuro,e funzionamento affidabile. 

1.PrincipioIltassoIl controllo della tabella si basa sulla teoria del controllo degli errori, dove la differenza tra il valore del comando e il valore del feedback è l'errore, e l'obiettivo ideale del controllo è rendere l'errore zero.Questo errore viene elaborato dagli algoritmi PID, algoritmi di correzione di feedforward, algoritmi di compensazione di attrito, ecc., per generare un valore di tensione.Questo valore di tensione viene quindi emesso attraverso una scheda D/A standard industriale come input al motore. Il motore azionatore guida il motore in base alla tensione data per controllare il motore.tassotelaio da ruotare, e l'angolo di rotazione viene acquisito da un codificatore angolare, inoltrato al programma di controllo (vale a dire il valore di feedback) attraverso un modulo di misurazione dell'angolo e una scheda di acquisizione dati.Questo valore di feedback viene quindi confrontato con il valore del comando e questo ciclo di controllo continua fino a quando l'errore è pari a zero.

Il sistema utilizza una struttura di controllo subordinata costituita da un circuito di corrente analogica e da un circuito di posizione digitale.e il conducente del motore guida il motore per ottenere il controllo del motoreI due alberi trasmettono i segnali di posizione dell'albero tramite codificatori angolari, che vengono poi trasmessi al programma di controllo tramite un modulo di misurazione dell'angolo e una scheda di acquisizione dei dati.Il sistema di controllo quindi utilizza algoritmi di controllo PID e algoritmi di controllo avanzati robusto per controllare il giradischiIl circuito di posizione è il circuito di feedback principale del sistema, garantendo la precisione di controllo e i requisiti dinamici del sistema.Il circuito di corrente del sistema è implementato internamente dal conducenteQuesto circuito di corrente forma un feedback negativo della corrente di armatura per ridurre l'impatto delle fluttuazioni della tensione dell'alimentazione, migliorare la linearità della coppia di controllo,e prevenire la sovraccarica nel circuito di conversione di potenza e il motore.

2.Software di controlloIltassoil software di controllo della tabella è suddiviso in un livello superiore (livello di gestione integrata) e un livello inferiore (livello di controllo diretto).Gli strati superiore e inferiore comunicano tramite memoria condivisa e sono implementati su un singolo computerIl livello superiore costituisce il livello di monitoraggio centralizzato e di gestione integrata del sistema bidimensionale.tassoIn particolare, il sistema di gestione integrata online dei processi non in tempo reale, i test delle prestazioni, le impostazioni di protezione della sicurezza e le funzioni di monitoraggio.Lo strato inferiore del software è il livello di controllo diretto deltassosistema di controllo a tavola, utilizzato per formare vari servo control loop indipendenti.

Un sistema di monitoraggio centrale (CMS) è un dispositivo hardware dedicato all'interno di un sistema di controllo.Comunica direttamente con il software di controllo tramite un'interfaccia per controllare lo stato operativo del servosistema di ciascun canaleIl CMS fornisce inoltre funzioni di protezione della sicurezza e di controllo logico per l'intero sistema.

3.Sistema di controllo servo: Il sistema di controllo dispone di due canali di servocontrollo digitali indipendenti e adotta un sistema di servocontrollo digitali con un sistema di azionamento diretto del motore driver-torque controllato da un microcomputer.Ciclo di feedback digitale della posizione angolare, composto da elementi di feedback ad alta precisione e da un convertitore digitale, soddisfa i requisiti di precisione e prestazioni del sistema.L'utilizzo di un computer di controllo industriale come computer di controllo principale per il servosistema garantisce la realizzazione delle prestazioni del sistema ed efficacemente mette in atto la strategia di controllo del sistema, garantendo così pienamente le prestazioni del sistema.

L'intero regolatore è costituito da quattro componenti: un classico regolatore PID, un regolatore di feedforward a differenza di fase zero basato sulla precompensazione a punto zero, un compensatore di attrito adattivo,e un robusto controllore basato su un osservatore di disturbi.

Il circuito di posizionamento utilizza una struttura di controllo composita, che combina il controllo del feedforward e del feedback.Il controllo del feedback migliora le prestazioni di tracciamento senza compromettere la stabilità, mentre il controllo a circuito chiuso garantisce la stabilità e la robustezza del sistema contro disturbi esterni e variazioni dei parametri.

Nel controllo in posizione a circuito chiuso, viene utilizzato un metodo di controllo robusto basato su un osservatore di disturbi, utilizzato per sopprimere i disturbi della coppia e linearizzare il sistema.L'idea di base è quella di equiparare le differenze tra l'oggetto effettivo e l'uscita nominale del modello causate da disturbi esterni della coppia e cambiamenti nei parametri del modello all'ingresso di controllo, ossia osservare la perturbazione equivalente e introdurre una compensazione equivalente nel controllo per sopprimere la perturbazione e migliorare la robustezza del sistema di controllo.La progettazione del circuito chiuso di posizione tiene principalmente conto della stabilità del sistema e dell'errore di posizione statico, utilizzando efficaci misure di filtraggio logico per il feedback di posizione per eliminare l'influenza degli errori di bit e delle interpretazioni errate.Il regolatore a circuito chiuso di posizione utilizza il controllo composito per garantire il regolare funzionamento del sistema a circuito chiuso senza eccessoI suoi parametri possono essere regolati in modo adattivo per adattarsi a carichi diversi, migliorando la robustezza del sistema di controllo ai cambiamenti dei parametri.

(II) Tecnologie chiave: rilevamento di alta precisione e compensazione degli errori

La precisione del controllo a circuito chiuso si basa su un rilevamento di feedback di alta precisione e una compensazione efficace degli errori, che sono i principali supporti tecnologici per il controllo del movimento di un doppio assetassoIl tavolo.

1.Determinazione della posizione angolare/velocità angolare ad alta precisione: per acquisire lo stato di movimento del dispositivo sono utilizzati elementi di rilevamento di alta precisionetassoGli elementi di rilevamento comunemente utilizzati includono codificatori fotoelettrici, trasformatori rotanti e sincronizzatori a induzione circolare.Tra questi:, i sincronizzatori a induzione circolare sono ampiamente utilizzati intassotabelle per la loro elevata precisione, elevata stabilità e forti capacità anti-interferenza; codificatori fotoelettrici,hanno i vantaggi di una velocità di risposta rapida e di un'alta risoluzionePer migliorare ulteriormente l'accuratezza del rilevamento, viene tipicamente utilizzata la tecnologia di suddivisione multi-readhead.Soprapponendo e suddividendo i segnali da più readheads, l'influenza degli errori di marcatura e degli errori di installazione degli elementi di rilevamento è ridotta.

2.Tecnologia di compensazione degli errori: Questa tecnologia, che combina software e hardware, compensa gli errori sistematici e casuali presenti durante il processo di elaborazione deltassoGli errori sistematici comprendono principalmente gli errori di trasmissione meccanica, gli errori geometrici del telaio (come gli errori di ortogonalità tra due assi,scorrere radiale e assiale del sistema dell'albero)Gli errori casuali includono principalmente disturbi del carico, deriva della temperatura e vibrazioni esterne.che utilizza apparecchiature di misurazione ad alta precisione come gli interferometri laser per calibrare gli errori sistematici, stabilire un modello di errore e chiamare il modello in tempo reale durante il controllo per annullare gli errori; secondo, la compensazione adattiva online,che utilizza algoritmi di controllo adattivo per identificare errori casuali come disturbi del carico e deriva della temperatura in tempo reale, regolare dinamicamente i parametri di controllo e migliorare la capacità antiinterferenza del sistema.

II. Progettazione strutturale di una prova inerziale a doppio asseTassoTabella

La progettazione strutturale di un inerziale a doppio assevelocità di provaLa tabella deve soddisfare i requisiti fondamentali di "alta precisione, alta rigidità, bassa interferenza e leggerezza." Deve assicurarsi che la struttura meccanica possa trasmettere con precisione il movimento riducendo al minimo l' impatto delle proprie interferenze sulla precisione del test.La sua struttura di base è costituita da:tassotelaio del tavolo, sistema di montaggio dell'albero, meccanismo di trasmissione, struttura di supporto e dispositivi di protezione.La progettazione di ciascuna parte determina direttamente le prestazioni meccaniche e la precisione di prova deltassoIl tavolo.

(I) Composizione della struttura del nucleo

1.Ttelaio capace: Essendo il componente centrale per sostenere il campione di prova e realizzare il movimento angolare, è costituito da una cornice interna (cornice dell'asse di passo) e da una cornice esterna (cornice dell'asse azimut),con una lunghezza massima non superiore a 50 mm,- la struttura deve avere un equilibrio tra rigidità e leggerezza: una rigidità insufficiente può causare deformazioni durante il movimento, con conseguente pregiudizio della posizione;il peso eccessivo aumenterà il carico del motore e ridurrà le prestazioni di risposta dinamicaL'analisi degli elementi finiti viene utilizzata per ottimizzare la struttura del telaio,e le costole di rinforzo sono aggiunte alle aree chiave per migliorare la rigidità strutturale riducendo il peso.

2.Assemblaggio del sistema dell'albero: Questo è il componente centrale che garantisce il movimento angolare ad alta precisione del rmangiatoL'assemblaggio del sistema d'albero è costituito principalmente dal mandrino, dai cuscinetti, dalle carcasse dei cuscinetti e dai meccanismi di blocco.Per migliorare la precisione di rotazione, 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 usedI cuscinetti a rotolamento hanno i vantaggi di una struttura semplice, di un basso costo e di una risposta rapida, che li rendono adatti per la produzione di cuscinetti di media o alta precisione.tassoi cuscinetti idrostatici sostengono lo spinello attraverso una pellicola olio/gas formata da gas o liquido ad alta pressione, con funzionamento senza attrito, bassa usura e elevata precisione di rotazione,che li rende adatti per r ad altissima precisionemangiatoDurante l'assemblaggio del sistema dell'albero, il precarico del cuscinetto deve essere rigorosamente controllato per ridurre il deflusso radiale e assiale del mandrino.la progettazione di compensazione della temperatura è utilizzata per ridurre l'impatto delle variazioni di temperatura sulla precisione del sistema dell'albero.

3.Meccanismo di trasmissione: Responsabile della trasmissione del moto al motoretassoIl sistema di trasmissione è un sistema di trasmissione di massa, la cui precisione influisce direttamente sultassoIl sistema di trasmissione più diffuso è quello di trasmissione diretta e indiretta: il sistema di trasmissione diretta (DD drive) collega il rotore del motore direttamente altassoha i vantaggi di un'elevata precisione di trasmissione, una risposta rapida e nessuna reazione di trasmissione,rendendolo il metodo di trasmissione preferito per l'alta precisionetassoL'azionamento indiretto trasmette il movimento attraverso componenti di trasmissione come ingranaggi, cinture sincrone e viti a piombo.ma richiede un'usinatura e un'assemblaggio di precisione per controllare la reazione di trasmissione e ridurre gli errori di trasmissione.

4.Struttura di supporto e dispositivi di protezione: La struttura di supporto, compresa la base e le staffe, serve per fissare i vari componenti deltassoDeve avere una rigidità e una stabilità sufficienti per evitare che le vibrazioni esterne influenzino latassoIl granito ha una buona resistenza agli urti e alla stabilità, assorbe efficacemente le vibrazioni e migliora la resistenza alle scosse.tassoI dispositivi di protezione sono utilizzati principalmente per proteggere i componenti interni deltasso- il sistema di trasmissione, impedendo al tempo stesso l'ingresso di polvere, umidità, ecc., e prevenendo gli incidenti di sicurezza durante la prova.Questi includono in genere coperture di tenuta e sicurezza griglies.

II) Punti chiave della progettazione strutturale

1.Progettazione di ortogonalità a due assi: L'errore di ortogonalità tra i due assi è un errore geometrico fondamentale che influenza l'accuratezza del collegamento a due assi e deve essere assicurato attraverso una progettazione e un montaggio precisi.Durante la fase di progettazione strutturale, la posizione di installazione dei componenti del sistema dell'albero è ottimizzata attraverso la modellazione 3D per garantire che le linee centrali dei due assi siano rigorosamente ortogonali.un interferometro laser è utilizzato per la misurazione in tempo reale, e l'errore di ortogonalità viene controllato in pochi secondi regolando l'accuratezza di installazione del corpo del cuscinetto.

2.Progettazione di bilanciamento leggero e dinamico: Distribuzione ineguale del peso tra letassoIl quadro del tavolo e il carico possono generare una forza centrifuga durante il movimento, causando vibrazioni e influenzando la precisione dinamica.tassoLa correzione del bilanciamento dinamico comporta in genere l'aggiunta o la rimozione di pesi per controllare la massa eccentrica.tassolo squilibrio della tavola entro un intervallo minimo, garantendo la stabilità durante la rotazione ad alta velocità.

3.Progettazione di soppressione delle interferenze: Interferenze meccaniche da parte deltassola tabella stessa (come l'attrito del cuscinetto e la franchezza della trasmissione) e le interferenze esterne (come le vibrazioni e le variazioni di temperatura) possono influenzare gravemente l'accuratezza della prova,e deve essere soppresso attraverso la progettazione strutturaleIn primo luogo, viene adottato un disegno di isolamento dalle vibrazioni, posizionando tra la base e il suolo pad o piattaforme di isolamento dalle vibrazioni per assorbire le vibrazioni esterne.viene adottato un progetto di controllo della temperatura, installare apparecchi di riscaldamento/raffreddamento e sensori di temperatura all'interno deltassotabella di controllo deltassoLa temperatura di funzionamento della tavola in tempo reale, riducendo l'impatto delle variazioni di temperatura sulla precisione dell'albero e sulle proprietà del materiale.la progettazione del cablaggio e dei condotti è ottimizzata per evitare tensioni e attriti tra cavi e condotti durante iltassomovimento del tavolo, riducendo la coppia di interferenza.

4.Installazione e progettazione dell'interfaccia della provetta: L'accuratezza dell'installazione del provino influenza direttamente l'affidabilità dei risultati delle prove, richiedendo la progettazione di un'interfaccia di installazione e di riferimento di posizionamento di alta precisione.I metodi di posizionamento, quali la localizzazione dei perni e delle flange terminali, sono in genere utilizzati per assicurare che il centro di installazione del test coincida con il centro di rotazione del dispositivo.tassoSimultaneamente, devono essere riservate le necessarie interfacce di segnale e di alimentazione per facilitare il collegamento tra il provetto e i sistemi di prova esterni,e la progettazione dell'interfaccia deve evitare di influenzare latassola gamma di movimento e la precisione del tavolo.

III. Conclusioni

Il principio di controllo del movimento e la progettazione strutturale di una prova inerziale a due assitassoL'elevata precisione richiesta per il controllo del movimento dipende dall'elevata rigidità e dalla bassa interferenza della struttura,mentre l'ottimizzazione della progettazione strutturale fornisce una solida base per l'implementazione di algoritmi di controllo del movimentoCon l'evoluzione della tecnologia di navigazione inerziale verso una maggiore precisione e miniaturizzazione, i requisiti di prestazione per le prove inerziali a due assitassoIn futuro, il numero di tavoli è in costante aumento. 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, prestazioni di risposta dinamica e affidabilità deltassoInfine, la Commissione ha adottato una proposta di regolamento che prevede la creazione di una banca dati per il calcolo delle spese relative al calcolo delle entrate.