Çift eksenli bir ataletsel test tablosu, ataletsel navigasyon sistemlerinin ve tutum kontrol sistemlerinin performans testleri için temel bir ekipmandır. Bir taşıyıcının iki boyutlu uzaydaki açısal hareketini simüle ederek, ataletsel cihazlar (jiroskoplar ve ivmeölçerler gibi) ve ataletsel sistem Oran tablosunun teknik performansı doğrudan ataletsel testin doğruluğunu ve güvenilirliğini belirler ve temeli yüksek hassasiyetli hareket kontrol prensiplerine ve yüksek rijitlikli, düşük parazitli bir yapısal tasarıma dayanır. Bu makale

 hareket kontrolünün temel mantığını, temel teknolojileri, yapısal tasarımın temel bileşenlerini ve tasarım hususlarını ayrıntılı olarak ele alacak ve yüksek hassasiyetli açısal hareket simülasyonunu nasıl başardığını ortaya koyacaktır.I. Çift Eksenli Ataletsel Testin Hareket Kontrol Prensibi Oran T

ablooran gibi çeşitli test senaryolarında tutum simülasyonu gereksinimlerini karşılamak için iki ortogonal eksende (tipik olarak azimut ve eğim eksenleri) bağımsız veya bağlantılı açısal hareket elde etmektir. Kontrol prensibi, çıktı açısal hareketinin ve dinamik tepki performansının doğruluğunu sağlamak için kinematik hesaplama, servo sürücü ve yüksek hassasiyetli algılama gibi temel teknolojileri entegre eden "komut üretimi - sinyal geri bildirimi - hata düzeltmesi" kapalı döngü kontrol sistemine dayanmaktadır.salınım gibi çeşitli test senaryolarında tutum simülasyonu gereksinimlerini karşılamak için iki ortogonal eksende (tipik olarak azimut ve eğim eksenleri) bağımsız veya bağlantılı açısal hareket elde etmektir. Kontrol prensibi, çıktı açısal hareketinin ve dinamik tepki performansının doğruluğunu sağlamak için kinematik hesaplama, servo sürücü ve yüksek hassasiyetli algılama gibi temel teknolojileri entegre eden "komut üretimi - sinyal geri bildirimi - hata düzeltmesi" kapalı döngü kontrol sistemine dayanmaktadır.(I) Temel kontrol mantığı: Kapalı döngü kontrol yapısıÖlçüm ve kontrol sistemi,

oran tablosunun önemli bir bileşenidir. Ana işlevleri şu şekilde özetlenebilir: sistemin servo kontrol stratejisini uygulamak, sistemin teknik performansını ve işlevlerini yerine getirmek ve sistemin normal, güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlamak.

1. Prensip Oran tablosu kontrolü, komut değeri ile geri bildirim değeri arasındaki farkın hata olduğu ve ideal kontrol hedefinin hatayı sıfır yapmak olduğu hata kontrol teorisine dayanmaktadır. Bu hata, bir voltaj değeri üretmek için PID algoritmaları, ileri besleme düzeltme algoritmaları, sürtünme telafisi algoritmaları vb. tarafından işlenir. Bu voltaj değeri daha sonra motor sürücüsünün girişi olarak bir endüstriyel standart D/A kartı aracılığıyla verilir. Motor sürücüsü, motoru kontrol etmek için verilen voltaja göre motoru sürer. Motor,  

Oran tablosu çerçevesini döndürür ve dönüş açısı bir açı kodlayıcı tarafından elde edilir, bir açı ölçüm modülü ve veri toplama kartı aracılığıyla kontrol programına (yani geri bildirim değeri) geri beslenir. Bu geri bildirim değeri daha sonra komut değeri ile karşılaştırılır ve bu kontrol döngüsü hata sıfır olana kadar devam eder.oran Kontrol Yazılımı Oran

tablosu kontrol yazılımı, üst katman (entegre yönetim seviyesi) ve alt katman (doğrudan kontrol seviyesi) olarak ayrılmıştır. Üst ve alt katmanlar paylaşılan bellek aracılığıyla iletişim kurar ve tek bir bilgisayarda uygulanır. Üst katman, iki boyutlu

tablosu çerçevesi için hafif bir tasarımın yanı sıra, eksantrik kütleyi ortadan kaldırmak için dinamik dengeleme testi ve düzeltmesi gereklidir. Dinamik dengeleme düzeltmesi tipik olarak, tablosunun merkezi izleme ve entegre yönetim seviyesini oluşturur ve esas olarak gerçek zamanlı olmayan süreçlerin, performans testlerinin, güvenlik koruma ayarlarının ve izleme işlevlerinin çevrimiçi entegre yönetimini gerçekleştirir. Yazılımın alt katmanı, çeşitli bağımsız servo kontrol döngüleri oluşturmak için kullanılan iki boyutlu oran Merkezi İzleme Sistemi (CMS), bir kontrol sistemi içinde özel bir donanım cihazıdır. Her kanalın servo sisteminin çalışma durumunu kontrol etmek, veri algılamak ve alarmları yönetmek için bir arayüz aracılığıyla doğrudan kontrol yazılımı ile iletişim kurar. CMS ayrıca tüm sistem için güvenlik koruması ve mantıksal kontrol işlevleri sağlar.Servo Kontrol Şeması sistem kontrol stratejisini uygular ve böylece sistem performansını tam olarak garanti eder.

Tüm kontrolör dört bileşenden oluşur: klasik bir PID kontrolör, sıfır noktası ön telafisine dayalı sıfır faz farkı ileri besleme kontrolörü, uyarlanabilir bir sürtünme kompanzatörü ve bir rahatsızlık gözlemcisine dayalı sağlam bir kontrolör.

tablosunun çalışma sıcaklığını gerçek zamanlı olarak kontrol etmek, sıcaklık değişikliklerinin mil doğruluğu ve malzeme özellikleri üzerindeki etkisini azaltmak için Konum kapalı döngü kontrolünde, bir rahatsızlık gözlemcisine dayalı sağlam bir kontrol yöntemi kullanılır. Rahatsızlık gözlemcisi, tork rahatsızlıklarını bastırmak ve sistemi doğrusal hale getirmek için kullanılır. Temel fikir, harici tork rahatsızlıklarından ve model parametrelerindeki değişikliklerden kaynaklanan gerçek nesne ile nominal model çıktısı arasındaki farklılıkları kontrol girdisine, yani eşdeğer rahatsızlığı gözlemlemek ve rahatsızlığı bastırmak ve kontrol sisteminin sağlamlığını artırmak için kontrolde eşdeğer bir telafi uygulamaktır. Konum kapalı döngüsünün tasarımı, esas olarak sistem kararlılığını ve statik konum hatasını dikkate alır, bit hatalarının ve yanlış yorumlamaların etkisini ortadan kaldırmak için konum geri bildirimine yönelik etkili mantıksal filtreleme önlemleri kullanır. Konum kapalı döngü kontrolörü, kapalı döngü sisteminin sıfır aşım ile sorunsuz çalışmasını sağlamak için kompozit kontrol kullanır. Parametreleri, farklı yüklere uyum sağlamak için uyarlanabilir bir şekilde ayarlanabilir ve kontrol sisteminin parametre değişikliklerine karşı sağlamlığını artırır.(II) Temel Teknolojiler: Yüksek hassasiyetli algılama ve hata telafisi Kapalı döngü kontrolünün doğruluğu, yüksek hassasiyetli geri bildirim algılamasına ve etkili hata telafisine bağlıdır; bunlar, çift eksenli

oran

tablosunun hareket kontrolü için temel teknolojik desteklerdir.

1. 

Yüksek hassasiyetli açısal konum/açısal hız algılama

: Oran tablosu çerçevesinin hareket durumunu gerçek zamanlı olarak elde etmek ve hata düzeltmesi için güvenilir bir temel sağlamak için yüksek hassasiyetli algılama elemanları kullanılır. Yaygın olarak kullanılan algılama elemanları arasında fotoelektrik kodlayıcılar, döner transformatörler ve dairesel indüksiyon senkronizatörleri bulunur. Bunlardan, dairesel indüksiyon senkronizatörleri, yüksek hassasiyetleri, yüksek kararlılıkları ve güçlü parazit önleme yetenekleri nedeniyle yüksek hassasiyetli

Oran tablolarında yaygın olarak kullanılmaktadır; öte yandan, fotoelektrik kodlayıcılar, yüksek dinamik performans gereksinimleri olan senaryolar için uygun hale getiren hızlı tepki hızı ve yüksek çözünürlük avantajlarına sahiptir. Algılama doğruluğunu daha da artırmak için, tipik olarak çoklu okuma kafası alt bölümleme teknolojisi kullanılır. Çoklu okuma kafalarından gelen sinyalleri üst üste bindirerek ve alt bölümlere ayırarak, algılama elemanlarının işaretleme hatalarının ve kurulum hatalarının etkisi azaltılır.2. : Bu teknoloji, yazılım ve donanımı birleştirerek, tablosu hareketi sırasında mevcut olan sistematik ve rastgele hataları telafi eder ve kontrol doğruluğunu iyileştirmek için çok önemlidir. Sistematik hatalar esas olarak mekanik iletim hatalarını, çerçeve geometrik hatalarını (iki eksen arasındaki ortogonallik hataları, mil sisteminin radyal ve eksenel salgısı gibi) ve motor ölü bölge hatalarını içerir. Rastgele hatalar esas olarak yük rahatsızlıklarını, sıcaklık kaymasını ve harici titreşimleri içerir. Telafi stratejileri şunları içerir: ilk olarak, sistematik hataları kalibre etmek, bir hata modeli oluşturmak ve kontrol sırasında hataları iptal etmek için modeli gerçek zamanlı olarak çağırmak için lazer interferometreler gibi yüksek hassasiyetli ölçüm ekipmanları kullanan çevrimdışı kalibrasyon telafisi; ikincisi, yük rahatsızlıkları ve sıcaklık kayması gibi rastgele hataları gerçek zamanlı olarak tanımlamak, kontrol parametrelerini dinamik olarak ayarlamak ve sistemin parazit önleme yeteneğini geliştirmek için uyarlanabilir kontrol algoritmaları kullanan çevrimiçi uyarlanabilir telafi.

tablosu çerçevesi için hafif bir tasarımın yanı sıra, eksantrik kütleyi ortadan kaldırmak için dinamik dengeleme testi ve düzeltmesi gereklidir. Dinamik dengeleme düzeltmesi tipik olarak, Oran Tablosutest oranı

tablosunun yapısal tasarımı, "yüksek hassasiyet, yüksek rijitlik, düşük parazit ve hafiflik" temel gereksinimlerini karşılamalıdır. Mekanik yapının hareketi doğru bir şekilde iletebilmesini ve kendi parazitinin test doğruluğu üzerindeki etkisini en aza indirmesini sağlamalıdır. Temel yapısı oran tablosu çerçevesi, mil sistemi tertibatı, iletim mekanizması, destek yapısı ve koruyucu cihazlardan oluşur. Her bir parçanın tasarımı,

oran tablosunun mekanik performansını ve test doğruluğunu doğrudan belirler.(I) Temel Yapı BileşimiT: Test numunesini desteklemek ve açısal hareketi gerçekleştirmek için temel bileşen olarak, bir iç çerçeveden (eğim ekseni çerçevesi) ve bir dış çerçeveden (azimut ekseni çerçevesi) oluşur ve bir eksen sistemi tertibatı tarafından ortogonal olarak bağlanır. Çerçeve tasarımı, rijitlik ve hafiflik arasında bir denge kurmalıdır: yetersiz rijitlik, hareket sırasında deformasyona neden olarak tutum doğruluğunu etkileyecektir; aşırı ağırlık, motor yükünü artıracak ve dinamik tepki performansını azaltacaktır. Çerçeve malzemesi olarak tipik olarak yüksek mukavemetli alüminyum alaşımı kullanılır. Çerçeve yapısını optimize etmek için sonlu elemanlar analizi kullanılır ve yapısal rijitliği artırırken ağırlığı azaltmak için anahtar alanlara takviye kaburgaları eklenir.

2. 

Oran : Oran tablosunun yüksek hassasiyetli açısal hareketini sağlayan, mil sisteminin dönme doğruluğunu ve kararlılığını doğrudan belirleyen temel bileşendir. Mil sistemi tertibatı esas olarak mil, yataklar, yatak yuvaları ve kilitleme mekanizmalarından oluşur. Dönme doğruluğunu artırmak için, tipik olarak yüksek hassasiyetli döner yataklar (açısal temaslı bilyalı yataklar ve konik makaralı yataklar gibi) veya hidrostatik yataklar (gaz hidrostatik yataklar ve sıvı hidrostatik yataklar) kullanılır. Döner yataklar, basit yapı, düşük maliyet ve hızlı tepki avantajlarına sahiptir ve bu da onları orta ila yüksek hassasiyetli

tablosu çerçevesi için hafif bir tasarımın yanı sıra, eksantrik kütleyi ortadan kaldırmak için dinamik dengeleme testi ve düzeltmesi gereklidir. Dinamik dengeleme düzeltmesi tipik olarak, tabloları için uygun hale getirir. Hidrostatik yataklar, yüksek basınçlı gaz veya sıvı tarafından oluşturulan bir yağ/gaz filmi aracılığıyla mili destekler ve sürtünmesiz çalışma, düşük aşınma ve yüksek dönme doğruluğu özelliklerine sahiptir ve bu da onları ultra yüksek hassasiyetli oran tabloları için uygun hale getirir. Mil sistemi montajı sırasında, milin radyal ve eksenel salgısını azaltmak için yatak ön yüklemesi sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Aynı anda, sıcaklık değişikliklerinin mil sistemi doğruluğu üzerindeki etkisini azaltmak için sıcaklık telafisi tasarımı kullanılır.3. : Motorun hareketini oran tablosu çerçevesine iletmekten sorumludur, iletim doğruluğu

tablosunun çalışma sıcaklığını gerçek zamanlı olarak kontrol etmek, sıcaklık değişikliklerinin mil doğruluğu ve malzeme özellikleri üzerindeki etkisini azaltmak için tablosunun hareket kontrol doğruluğunu doğrudan etkiler. Yaygın iletim yöntemleri arasında doğrudan tahrik ve dolaylı tahrik bulunur: Doğrudan tahrik (DD tahrik), motor rotorunu doğrudan oran oran 4. : Taban ve braketleri içeren destek yapısı, tablosunun çeşitli bileşenlerini sabitlemek için kullanılır. Harici titreşimlerin

tablosunun hareket aralığını ve doğruluğunu etkilemekten kaçınmalıdır.tablosunun hareketini etkilemesini önlemek için yeterli rijitliğe ve kararlılığa sahip olmalıdır. Taban malzemesi olarak tipik olarak dökme demir veya granit kullanılır. Granit, iyi şok direncine ve kararlılığa sahiptir, titreşimleri etkili bir şekilde emer ve oran oran ızgaralarını(II) Yapısal Tasarımın Temel Noktalarıİki eksenli ortogonallik tasarımı  : İki eksen arasındaki ortogonallik hatası, çift eksenli bağlantının doğruluğunu etkileyen temel bir geometrik hatadır ve hassas tasarım ve montaj yoluyla sağlanmalıdır. Yapısal tasarım aşamasında, iki eksenin merkez çizgilerinin kesin olarak ortogonal olmasını sağlamak için mil sistemi bileşenlerinin montaj konumu 3B modelleme yoluyla optimize edilir. Montaj işlemi sırasında, gerçek zamanlı ölçüm için bir lazer interferometre kullanılır ve yatak yuvasının montaj doğruluğunu ayarlayarak ortogonallik hatası birkaç saniye içinde kontrol edilir.2. Hafif ve Dinamik Dengeleme Tasarımı

:

Oran tablosu çerçevesi ile yük arasındaki dengesiz ağırlık dağılımı, hareket sırasında merkezkaç kuvveti üretebilir, titreşime neden olabilir ve dinamik doğruluğu etkileyebilir. Bu nedenle, oran

tablosu çerçevesi için hafif bir tasarımın yanı sıra, eksantrik kütleyi ortadan kaldırmak için dinamik dengeleme testi ve düzeltmesi gereklidir. Dinamik dengeleme düzeltmesi tipik olarak, oran tablosunun dengesizliğini minimum bir aralıkta kontrol etmek, yüksek hızlı dönüş sırasında kararlılığı sağlamak için ağırlık eklemeyi veya çıkarmayı içerir.Parazit Bastırma Tasarımı Oran oran

tablosunun çalışma sıcaklığını gerçek zamanlı olarak kontrol etmek, sıcaklık değişikliklerinin mil doğruluğu ve malzeme özellikleri üzerindeki etkisini azaltmak için oran tablosunun içine ısıtma/soğutma cihazları ve sıcaklık sensörleri takarak bir sıcaklık kontrol tasarımı benimsenir. Üçüncüsü, tablosu hareketi sırasında kablolar ve kanallar arasındaki gerginliği ve sürtünmeyi önlemek, parazit torkunu azaltmak için kablolama ve kanal tasarımı optimize edilir.Test parçası montajı ve arayüz tasarımı oran oran

tablosunun hareket aralığını ve doğruluğunu etkilemekten kaçınmalıdır.III. SonuçÇift eksenli bir ataletsel testin hareket kontrol prensibi ve yapısal tasarımı tablosu organik bir bütün oluşturur. Hareket kontrolünün yüksek hassasiyet gereksinimi, yapısal tasarımın yüksek rijitliğine ve düşük parazitine bağlıdır, yapısal tasarımın optimizasyonu ise hareket kontrol algoritmalarının uygulanması için sağlam bir temel sağlar. Ataletsel navigasyon teknolojisi daha yüksek hassasiyet ve minyatürleşmeye doğru geliştikçe, çift eksenli ataletsel test tabloları için performans gereksinimleri de sürekli artmaktadır. Gelecekte, test doğruluğunu, dinamik tepki performansını ve

 oran

tablosunun güvenilirliğini sürekli olarak iyileştirmek, ataletsel teknolojinin geliştirilmesi için güçlü destek sağlamak için gelişmiş kontrol algoritmalarını (akıllı kontrol ve sağlam kontrol gibi) yüksek hassasiyetli yapısal tasarım teknolojileriyle (katmanlı imalat ve hassas montaj gibi) daha da entegre etmek gerekmektedir.