Op het gebied van traagheidsnavigatie, simulatie van de houding van vliegtuigen, lucht- en ruimtevaart en de productie van high-end apparatuur, zijn traagheidsapparaten (gyroscopen, versnellingsmeters) en de systemen waar ze uit bestaan (IMU's, traagheidsnavigatiesystemen) de kern van het waarnemen van beweging en positie. Hun prestaties bepalen direct de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het hele systeem. Een enkellijns traagheids testdraaitafel is een onmisbaar, zeer nauwkeurig benchmarkapparaat voor het evalueren, kalibreren en standaardiseren van deze "zenuwcentra". Dit artikel zal ingaan op de kernwerkingsprincipes en belangrijkste prestatie-indicatoren, en de technologische betekenis ervan laten zien in geavanceerde testgebieden.

I. Kernwerkingsprincipe: het construeren van een "ideale" bewegingsreferentie

De essentie van een traagheids testdraaitafel is het bieden van een bekende, zeer nauwkeurige en controleerbare rotatiebewegingsomgeving met één vrijheidsgraad voor het te testen traagheidsapparaat. De technologische realisatie ervan is het hoogtepunt van de integratie van precisie-mechanica, moderne servobesturing en zeer nauwkeurige sensoren.

1. Precisie mechanische behuizing: de fysieke basis van de prestaties

Precisie assysteem: High-end draaitafels gebruiken over het algemeen gepaarde hoekcontactkogellagers om te voldoen aan de eisen van precisie axiale en radiale positionering , hoge stijfheid en hoge rotatienauwkeurigheid. Dit is de fysieke basis voor het bereiken van ultra-lage snelheidsstabiliteit en ultra-hoge positie nauwkeurigheid.

Directe aandrijftechnologie: Deze technologie elimineert traditionele tandwiel- en wormwieloverbrengingscomponenten, door een motor met hoog koppel en meerdere polen te gebruiken om de platform direct aan te drijven. De voordelen zijn onder meer geen speling, lage koppelrimpel en een hoge dynamische respons, waardoor de niet-lineaire effecten van transmissiefouten en flexibiliteit volledig worden geëlimineerd.

Structuur met hoge stijfheid en lage vervorming: Het platform en de basis zijn gemaakt van materialen met een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en een symmetrisch versterkingsontwerp om minimale geometrische vervorming onder verschillende belastingen en temperaturen te garanderen, waardoor de stabiliteit van het assysteem behouden blijft.

2. Zeer nauwkeurig hoekmeetsysteem: de "ogen" van het systeem

De kerncomponent is een ultra-nauwkeurige circulaire roosterencoder, met tientallen of zelfs honderdduizenden lijnen. Door middel van precisie moiré-strepen en elektronische onderverdelingstechnologie bereikt het een resolutie van sub-boogseconden of zelfs milli-boogseconden. Het meet de absolute positie van de draaitafel in real time en continu, en vormt de feedbackbron voor de volledig gesloten-lusregeling. De nauwkeurigheid ervan bepaalt direct de positioneringsreferentie van het systeem.

3. Hoogwaardig servobesturingssysteem: de "hersenen" en "zenuwen" van het systeem

Dit is een real-time gesloten-lusregelsysteem gebaseerd op een high-speed digitale signal processor (DSP/FPGA). Het ontvangt bewegingscommando's (zoals positie, snelheid en sinusvormige zwaai) van de hostcomputer, vergelijkt deze met de werkelijke waarden van de roosterfeedback en berekent en voert controlehoeveelheden in real time uit met behulp van geavanceerde besturingsalgoritmen (zoals adaptieve PID, voorwaartse compensatie, storingswaarnemer en notch filtering).

Voorwaartse compensatie: Compenseert vooraf de bekende traagheid en wrijving van het systeem, waardoor de dynamische trackingnauwkeurigheid wordt verbeterd.

Notch filter: Onderdrukt nauwkeurig mechanische resonantiepieken, waardoor de systeemstabiliteit onder hoge bandbreedte wordt gewaarborgd.

Het controlesignaal wordt versterkt door een hoogwaardige servodriver en drijft nauwkeurig de koppelmotor aan, waardoor een precieze gesloten lus van "commando-controle-aandrijving-uitvoering-feedback-correctie" ontstaat, waardoor een soepele en precieze beweging van ultra-lage snelheid tot hoge snelheid wordt bereikt.

II. Analyse van belangrijke prestatie-indicatoren: het definiëren van de grenzen van testmogelijkheden

Het evalueren van de kwaliteit van een enkellijns traagheids testdraaitafel vereist overweging vanuit meerdere dimensies, waaronder statische, dynamische en omgevingsaanpassing. De volgende indicatoren zijn kerncriteria voor de selectie van ingenieurs en vertegenwoordigen ook het technologische plafond van de fabrikant.

1. Statische nauwkeurigheidsindicatoren: Gemeten door "statische" standaarden.

Positioneringsnauwkeurigheid: De maximale afwijking tussen de bevolen positie en de werkelijke stoppositie (eenheid: boogseconden″). Het weerspiegelt uitgebreid de assysteemfout, roosterfout en controle steady-state fout, en is de "absolute liniaal" nauwkeurigheid van de draaitafel.

Positie resolutie: De kleinste hoektoename die het controlesysteem kan herkennen of uitvoeren. Het bepaalt de ondergrens van bewegingsvloeiendheid en is meestal hoger dan de positioneringsnauwkeurigheid (bijv. een positioneringsnauwkeurigheid van 2 ″ kan een resolutie van 0,36 ″ hebben).

Asrotatiefout: Dit omvat radiale/axiale uitloop, verwijzend naar de niet-ideale beweging van de rotatieas in de ruimte. Zeer nauwkeurige draaitafels kunnen deze parameter van ±1″ bereiken, wat cruciaal is om ervoor te zorgen dat het tafeloppervlak stabiel blijft.

2. Dynamische prestatie-indicatoren: het testen van het karakter van "beweging".

Hoeksnelheidsbereik en stabiliteit: Dit zijn de meest kritische en technisch uitdagende indicatoren.

Bereik: Het moet het extreme bereik bestrijken van onder de rotatiesnelheid van de aarde (0,001 ° /s) tot de hoge snelheidsmanoeuvreersnelheid (±10000 °/s).

Snelheidsstabiliteit: Tijdens constante snelheidsbewerking wordt de fluctuatie van de momentane snelheid ten opzichte van de gemiddelde snelheid gewoonlijk uitgedrukt als een relatieve waarde (bijv. 1×10⁻⁶). Het bepaalt direct de "zuiverheid" van de geïnjecteerde hoeksnelheid in gyroscoopkalibratietests en is de ultieme indicator van het vermogen van het draaitafel-servosysteem om koppelfluctuaties en wrijvingsstoringen te onderdrukken.

Hoekversnelling en systeembandbreedte:

Maximale hoekversnelling: bepaald door het piekkoppel van de motor en de totale traagheid van het systeem, wat van invloed is op de gesimuleerde hoogdynamische manoeuvreerbaarheid.

Servobandbreedte: De bovengrens van de frequentie (eenheid: Hz) waarmee de draaitafel nauwkeurig sinusvormige bewegingscommando's kan reproduceren. Hoge bandbreedte betekent dat het de hoogfrequente houdingsjitter van een vliegtuig realistischer kan simuleren, wat een voorwaarde is voor het testen van de dynamische responskenmerken van het apparaat.

3. Belastings- en veelzijdigheidsindicatoren

Belastingscapaciteit en traagheidsmatching: Het is niet genoeg om je alleen te concentreren op de maximale belastingscapaciteit; de mate van matching tussen de belastingstraagheid en de draaitafelrotor-traagheid is cruciaal. Een goede match is essentieel om ervoor te zorgen dat de dynamische prestaties niet verslechteren.

Synchronisatie en communicatie-interface: Ondersteunt PPS (pulse per second) hardware-synchronisatie en high-bandwidth real-time industriële Ethernet (zoals EtherCAT) om nauwkeurige synchronisatie tussen de draaitafelbeweging en de tijdstempel van het externe data-acquisitiesysteem te garanderen. Dit is de basis voor het uitvoeren van complexe experimenten zoals geïntegreerde navigatie en multi-as testen.

Samenvatting: Technologiekeuze en waarde-realisatie

Het kiezen van een traagheids testdraaitafel gaat niet alleen over het nastreven van de hoogste waarde voor een enkele indicator, maar over het maken van een precieze match op basis van de kenmerken van het te testen apparaat (zoals glasvezelgyroscopen, MEMS IMU's en lasergyroscopen) en de testtaak (nul-bias kalibratie, schaalfactor testen en dynamische omgeving simulatie).

Het testen van lasergyroscopen/zeer nauwkeurige glasvezelgyroscopen vereist een extreme zoektocht naar stabiliteit bij ultra-lage snelheden en extreem lage hoektrillingen.

Bij het testen van tactische MEMS IMU's of zoekers is een hoge bandbreedte, hoge versnelling en het vermogen om complexe bewegingstrajecten te reproduceren van groter belang.

Als een belangrijke meet- en testapparatuur in de upstream van de traagheids technologie-industrie keten, beïnvloeden de prestaties van de traagheids testdraaitafel direct de oprichtings- en verificatiemogelijkheden van het nauwkeurigheidsplafond van downstream apparaten. Het is niet alleen een koud stuk apparatuur, maar ook een "vakman" en "poortwachter" die de vooruitgang van de traagheids technologie bevordert en de nauwkeurigheid van de high-end apparatuur van het land waarborgt.

Jiujiang Ruya Precision Technology Co., Ltd. is gespecialiseerd in zeer nauwkeurige traagheids testdraaitafels en zet zich in om gebruikers uitgebreide oplossingen te bieden, variërend van standaard enkellijns tot complexe multi-assystemen. Onze producten, gekenmerkt door top-tier precisie, superieure betrouwbaarheid en een open systeemarchitectuur, bedienen talrijke nationale sleutellaboratoria en toonaangevende industriële ondernemingen, waardoor we een betrouwbare partner zijn voor traagheids testtechnologie.