Een inertiële testtafel met dubbele as snelheidtafel is een essentieel stuk apparatuur voor het testen van de prestaties van inertiële navigatiesystemen en attitudecontrolesystemen. Door de hoekbeweging van een drager in een tweedimensionale ruimte te simuleren, biedt het precieze attitudeverwijzingen en bewegingsstimulatie voor inertiële apparaten (zoals gyroscopen en versnellingsmeters) en het inertiële systeem. De  snelheidtafel's technische prestaties bepalen direct de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van inertiële tests, en de kern berust op hoogprecisie bewegingscontroleprincipes en een stijf, interferentiearm structureel ontwerp. Dit artikel zal de kernlogica van bewegingscontrole, sleuteltechnologieën, kerncomponenten van structureel ontwerp en ontwerpoverwegingen uitwerken, en het intrinsieke mechanisme onthullen waarmee het een hoogprecisie hoekbewegingssimulatie bereikt.

I. Bewegingscontroleprincipe van een inertiële testtafel met dubbele asSnelheid Tafel

Het belangrijkste doel van bewegingscontrole voor een inertiële testtafel met dubbele as snelheidtafel is om onafhankelijke of gekoppelde hoekbeweging op twee orthogonale assen te bereikenis (typisch azimut- en pitch-assen)is) om te voldoen aan de attitudestimulatie-eisen in verschillende testscenario's, zoals rotatie met constante snelheid, hoekpositiepositionering en sinusvormige oscillatie. Het controleprincipe is gebaseerd op een gesloten-lus controlesysteem van "commando generatie - signaal feedback - foutcorrectie", waarbij sleuteltechnologieën zoals kinematische berekening, servoaandrijving en hoogprecisie detectie worden geïntegreerd om de nauwkeurigheid van de uitgaande hoekbeweging en dynamische respons te garanderen.

(I) Kerncontrolelogica: Gesloten-lus structuur

Het meet- en controlesysteem is een belangrijk onderdeel van de  snelheidtafel. De belangrijkste functies kunnen als volgt worden samengevat: het implementeren van de servocontrolegestrategie van het systeem, het vervullen van de technische prestaties en functies van het systeem en het waarborgen van de normale, veilige en betrouwbare werking van het systeem.1.  

: De orthogonaliteitsfout tussen de twee assen is een belangrijke geometrische fout die de nauwkeurigheid van de twee-assige koppeling beïnvloedt en moet worden gewaarborgd door nauwkeurig ontwerp en montage. Tijdens de structurele ontwerpfase wordt de installatiepositie van de assysteemcomponenten geoptimaliseerd door middel van 3D-modellering om ervoor te zorgen dat de middellijnen van de twee assen strikt orthogonaal zijn. Tijdens het montageproces wordt een laserinterferometer gebruikt voor real-time meting, en de orthogonaliteitsfout wordt binnen enkele seconden geregeld door de installatienauwkeurigheid van het lagerhuis aan te passen.: De snelheid snelheidsnelheid snelheidHet systeem maakt gebruik van een ondergeschikte controlestructuur bestaande uit een analoge stroomlus en een digitale positielus. De ingang naar de motoraandrijving wordt bestuurd via een D/A-converterkaart, en de motoraandrijving drijft de motor aan om motorbesturing te bereiken. De twee assen zenden aspositiesignalen via hoekencoders, die vervolgens worden teruggekoppeld naar het controleprogramma via een hoekmeetmodule en een data-acquisitiekaart. Het controlesysteem gebruikt vervolgens PID-controlealgoritmen en geavanceerde robuuste controlealgoritmen om de draaitafel te besturen, waardoor de positielus van het systeem wordt gevormd. De positielus is de belangrijkste feedbacklus van het systeem en waarborgt de controle-nauwkeurigheid en dynamische eisen van het systeem. De stroomlus van het systeem wordt intern door de driver geïmplementeerd. Deze stroomlus vormt armature stroom negatieve feedback om de impact van spanningsschommelingen van de voeding te verminderen, de lineariteit van het controlemoment te verbeteren en overstroom in het stroomconversiecircuit en de motor te voorkomen.

2. 

: Ongelijke gewichtsverdeling tussen het : De snelheid snelheidsnelheid snelheidsnelheid snelheidEen Centraal Monitoringsysteem (CMS) is een speciaal hardware-apparaat binnen een controlesysteem. Het communiceert rechtstreeks met de besturingssoftware via een interface om de operationele status van het servosysteem van elk kanaal te besturen, gegevens te detecteren en alarmen te beheren. De CMS biedt ook beveiligingsbescherming en logische controlefuncties voor het hele systeem.

3. 

: Mechanische interferentie van de : Het controlesysteem heeft twee onafhankelijke digitale servocontrolekanalen en neemt een digitaal servocontrolesysteem aan met een door een microcomputer gestuurd driver-koppelmotor direct aandrijf kader. Een digitale hoekpositie feedbacklus, bestaande uit hoogprecisie feedbackelementen en een digitale converter, voldoet aan de nauwkeurigheids- en prestatie-eisen van het systeem. Het gebruik van een industriële computer als de belangrijkste besturingscomputer voor het servosysteem zorgt voor de realisatie van de systeemprestaties en implementeert effectiefde systeemcontrolestrategie, waardoor de systeemprestaties volledig worden gegarandeerd. De hele controller bestaat uit vier componenten: een klassieke PID-controller, een zero-phase-difference feedforward controller gebaseerd op zero-point pre-compensatie, een adaptieve wrijvingscompensator en een robuuste controller gebaseerd op een stoornisobservator.

De positielus maakt gebruik van een composiet controlestructuur, waarbij feedforward- en feedbackcontrole worden gecombineerd. Het voordeel hiervan is dat de trackingprestaties van het systeem worden gescheiden van de stabiliteit ervan. Feedforward-controle verbetert de trackingprestaties zonder de stabiliteit te beïnvloeden, terwijl gesloten-lus controle de systeemstabiliteit en robuustheid garandeert tegen externe verstoringen en parameterveranderingen.

In positie gesloten-lus controle wordt een robuuste controlemethode gebruikt op basis van een stoornisobservator. De stoornisobservator wordt gebruikt om koppelverstoringen te onderdrukken en het systeem te lineariseren. Het basisidee is om de verschillen tussen het werkelijke object en de nominale modeluitvoer veroorzaakt door externe koppelverstoringen en veranderingen in modelparameters gelijk te stellen aan de controle-ingang, d.w.z. om de equivalente verstoring te observeren en een equivalente compensatie in de controle te introduceren om de verstoring te onderdrukken en de robuustheid van het controlesysteem te verbeteren. Het ontwerp van de positie gesloten lus beschouwt voornamelijk de systeemstabiliteit en statische positiefout, waarbij effectieve logische filtermaatregelen worden gebruikt voor de positiefeedback om de invloed van bitfouten en verkeerde interpretaties te verwijderen. De positie gesloten-lus controller gebruikt composiet controle om een soepele werking van het gesloten-lussysteem zonder overshoot te garanderen. De parameters kunnen adaptief worden aangepast om zich aan te passen aan verschillende belastingen, waardoor de robuustheid van het controlesysteem voor parameterveranderingen wordt verbeterd.

(II) Sleuteltechnologieën: Hoogprecisie detectie en foutcompensatie

De nauwkeurigheid van gesloten-lus controle is afhankelijk van hoogprecisie feedbackdetectie en effectieve foutcompensatie, dit zijn de belangrijkste technologische ondersteuningen voor de bewegingscontrole van een

snelheid tafel met dubbele as.1. 

: De orthogonaliteitsfout tussen de twee assen is een belangrijke geometrische fout die de nauwkeurigheid van de twee-assige koppeling beïnvloedt en moet worden gewaarborgd door nauwkeurig ontwerp en montage. Tijdens de structurele ontwerpfase wordt de installatiepositie van de assysteemcomponenten geoptimaliseerd door middel van 3D-modellering om ervoor te zorgen dat de middellijnen van de twee assen strikt orthogonaal zijn. Tijdens het montageproces wordt een laserinterferometer gebruikt voor real-time meting, en de orthogonaliteitsfout wordt binnen enkele seconden geregeld door de installatienauwkeurigheid van het lagerhuis aan te passen.: Hoogprecisie detectie-elementen worden gebruikt om de bewegingstoestand van het snelheid snelheid snelheid2. 

: Ongelijke gewichtsverdeling tussen het : Deze technologie, die software en hardware combineert, compenseert systematische en willekeurige fouten die aanwezig zijn tijdens snelheid snelheidII. Structureel ontwerp van een inertiële testtafel met dubbele as

SnelheidTafelHet structurele ontwerp van een inertiële

test snelheidtafel moet voldoen aan de kernvereisten van "hoge precisie, hoge stijfheid, lage interferentie en lichtgewicht." Het moet ervoor zorgen dat de mechanische structuur de beweging nauwkeurig kan overbrengen en tegelijkertijd de impact van zijn eigen interferentie op de testnauwkeurigheid minimaliseert. De kernstructuur bestaat uit het snelheid snelheidsnelheid snelheid(I) Kernstructuursamenstelling

1. 

: De orthogonaliteitsfout tussen de twee assen is een belangrijke geometrische fout die de nauwkeurigheid van de twee-assige koppeling beïnvloedt en moet worden gewaarborgd door nauwkeurig ontwerp en montage. Tijdens de structurele ontwerpfase wordt de installatiepositie van de assysteemcomponenten geoptimaliseerd door middel van 3D-modellering om ervoor te zorgen dat de middellijnen van de twee assen strikt orthogonaal zijn. Tijdens het montageproces wordt een laserinterferometer gebruikt voor real-time meting, en de orthogonaliteitsfout wordt binnen enkele seconden geregeld door de installatienauwkeurigheid van het lagerhuis aan te passen.afel frame: Als de kerncomponent voor het ondersteunen van het testmonster en het realiseren van hoekbeweging, bestaat het uit een binnenframe (pitch-as frame) en een buitenframe (azimut-as frame), die orthogonaal met elkaar zijn verbonden door een assysteem assemblage. Het frameontwerp moet stijfheid en lichtgewicht in evenwicht brengen: onvoldoende stijfheid veroorzaakt vervorming tijdens de beweging, wat de attitudenauwkeurigheid beïnvloedt; overmatig gewicht verhoogt de motorbelasting en vermindert de dynamische respons. Hoogwaardige aluminiumlegering wordt typisch gebruikt als framemateriaal. Eindige elementenanalyse wordt gebruikt om de framestructuur te optimaliseren, en verstevigingsribben worden toegevoegd aan belangrijke gebieden om de structurele stijfheid te verbeteren en tegelijkertijd het gewicht te verminderen.2. 

: Ongelijke gewichtsverdeling tussen het : Dit is de kerncomponent die de hoogprecisie hoekbeweging van de rate tafel garandeert, en bepaalt direct de rotatienauwkeurigheid en stabiliteit van het assysteem. De assysteem assemblage bestaat voornamelijk uit de spil, lagers, lagerhuizen en vergrendelingsmechanismen. Om de rotatienauwkeurigheid te verbeteren, worden hoogprecisie rollagers (zoals hoekcontactkogellagers en conische rollagers) of hydrostatische lagers (gas hydrostatische lagers en vloeistof hydrostatische lagers) typisch gebruikt. Rollagers hebben de voordelen van een eenvoudige structuur, lage kosten en snelle respons, waardoor ze geschikt zijn voor snelheid snelheidatetafels. Tijdens de assysteem assemblage moet de lager voorspanning strikt worden gecontroleerd om de radiale en axiale uitloop van de spil te verminderen. Tegelijkertijd wordt temperatuurcompensatieontwerp gebruikt om de impact van temperatuurveranderingen op de assysteem nauwkeurigheid te verminderen.3. 

: Mechanische interferentie van de : Verantwoordelijk voor het overbrengen van de beweging van de motor naar het snelheid snelheidsnelheid snelheidsnelheid snelheidsnelheid snelheid4. 

: De installatienauwkeurigheid van het teststuk beïnvloedt direct de betrouwbaarheid van de testresultaten, wat het ontwerp van een hoogprecisie installatie-interface en positioneringsreferentie vereist. Positioneringsmethoden zoals positioneringspennen en eindflenzen worden typisch gebruikt om ervoor te zorgen dat het installatiecentrum van het teststuk samenvalt met het rotatiecentrum van de : De ondersteuningsstructuur, inclusief de basis en beugels, wordt gebruikt om de verschillende componenten van de snelheid snelheidsnelheid snelheidsnelheid snelheidsnelheid snelheidroosters .(II) Belangrijkste punten van structureel ontwerp1. 

Twee-assige orthogonaliteitsontwerp

: De orthogonaliteitsfout tussen de twee assen is een belangrijke geometrische fout die de nauwkeurigheid van de twee-assige koppeling beïnvloedt en moet worden gewaarborgd door nauwkeurig ontwerp en montage. Tijdens de structurele ontwerpfase wordt de installatiepositie van de assysteemcomponenten geoptimaliseerd door middel van 3D-modellering om ervoor te zorgen dat de middellijnen van de twee assen strikt orthogonaal zijn. Tijdens het montageproces wordt een laserinterferometer gebruikt voor real-time meting, en de orthogonaliteitsfout wordt binnen enkele seconden geregeld door de installatienauwkeurigheid van het lagerhuis aan te passen.2. Lichtgewicht en dynamisch balanceringsontwerp

: Ongelijke gewichtsverdeling tussen het snelheidtafel frame en de belasting kan tijdens de beweging centrifugale kracht genereren, waardoor trillingen ontstaan en de dynamische nauwkeurigheid wordt beïnvloed. Daarom is een lichtgewicht ontwerp voor het  snelheidtafel frame noodzakelijk, samen met dynamische balancerings tests en correctie om excentrische massa te elimineren. Dynamische balanceringscorrectie omvat typisch het toevoegen of verwijderen van gewichten om de  snelheidtafel's onbalans binnen een minimaal bereik te regelen, waardoor de stabiliteit tijdens rotatie met hoge snelheid wordt gewaarborgd. snelheidInterferentieonderdrukkingsontwerp

: Mechanische interferentie van de snelheidtafel zelf (zoals lagerwrijving en transmissiespeling) en externe interferentie (zoals trillingen en temperatuurveranderingen) kan de testnauwkeurigheid ernstig beïnvloeden en moet worden onderdrukt door middel van structureel ontwerp. Ten eerste wordt een trillingsisolatieontwerp aangenomen, waarbij trillingsisolatiepads of platforms tussen de basis en de grond worden geplaatst om externe trillingen te absorberen. Ten tweede wordt een temperatuurcontroleontwerp aangenomen, waarbij verwarmings-/koelapparaten en temperatuursensoren in de  snelheidtafel worden geïnstalleerd om de  snelheidtafel's bedrijfstemperatuur in real-time te regelen, waardoor de impact van temperatuurveranderingen op de asnauwkeurigheid en materiaaleigenschappen wordt verminderd. Ten derde wordt het bedradings- en leidingontwerp geoptimaliseerd om spanning en wrijving tussen kabels en leidingen tijdens  snelheidtafelbeweging te voorkomen, waardoor interferentiekoppel wordt verminderd. snelheidTeststuk installatie en interface ontwerp

: De installatienauwkeurigheid van het teststuk beïnvloedt direct de betrouwbaarheid van de testresultaten, wat het ontwerp van een hoogprecisie installatie-interface en positioneringsreferentie vereist. Positioneringsmethoden zoals positioneringspennen en eindflenzen worden typisch gebruikt om ervoor te zorgen dat het installatiecentrum van het teststuk samenvalt met het rotatiecentrum van de snelheidtafel. Tegelijkertijd moeten de nodige signaal- en voedingsinterfaces worden gereserveerd om de verbinding tussen het teststuk en externe testsystemen te vergemakkelijken, en het interfaceontwerp moet voorkomen dat de  snelheidtafel's bewegingsbereik en nauwkeurigheid worden beïnvloed. snelheidHet bewegingscontroleprincipe en het structurele ontwerp van een inertiële test

snelheid

tafel vormen een organisch geheel. De hoge precisie-eis van bewegingscontrole is afhankelijk van de hoge stijfheid en lage interferentie van het structurele ontwerp, terwijl de optimalisatie van het structurele ontwerp een solide basis biedt voor de implementatie van bewegingscontrole-algoritmen. Naarmate de inertiële navigatietechnologie zich ontwikkelt in de richting van hogere precisie en miniaturisering, nemen de prestatie-eisen voor inertiële test snelheidtafels ook voortdurend toe. In de toekomst is het noodzakelijk om geavanceerde controle-algoritmen (zoals intelligente controle en robuuste controle) verder te integreren met hoogprecisie structurele ontwerptechnologieën (zoals additieve fabricage en precisie-assemblage) om de testnauwkeurigheid, dynamische respons en betrouwbaarheid van de snelheidtafel continu te verbeteren, wat een sterke ondersteuning biedt voor de ontwikkeling van inertiële technologie.