Prueba de inercia en dos ejesel tipo de interésLa tabla es una pieza central del equipo para pruebas de rendimiento de los sistemas de navegación inercial y los sistemas de control de posición.Proporciona referencias de actitud precisas y excitaciones de movimiento para dispositivos inerciales (como giroscopios y acelerómetros) y el sistema inercialEl sistema.el tipo de interésLas mesas.el rendimiento técnico determina directamente la exactitud y fiabilidad de los ensayos de inercia,y suEl núcleo se basa en principios de control de movimiento de alta precisión y un diseño estructural de alta rigidez y baja interferencia.el artículoDesarrollará la lógica central del control de movimiento, las tecnologías clave, los componentes fundamentales del diseño estructural y las consideraciones de diseño.revelando el mecanismo intrínseco mediante el cual se logra una simulación de movimiento angular de alta precisión.

I. Principio de control de movimiento de un ensayo de inercia de dos ejesTasa Tcapaz de

El objetivo principal del control de movimiento para un ensayo de inercia de dos ejesel tipo de interésla tabla es para lograr un movimiento angular independiente o vinculado en dos ejes ortogonales- ¿ Qué?s (normalmente el azimut y el eje de inclinación- ¿ Qué?s) para satisfacer los requisitos de simulación de actitud en varios escenarios de ensayo, como la rotación a velocidad constante, el posicionamiento de la posición angular y la sinusoidaloscilaciónSu principio de control se basa en un sistema de control de circuito cerrado de "generación de comandos - retroalimentación de la señal - corrección de errores", integrando tecnologías clave como el cálculo cinemático, el servoaccionamiento, el control de la velocidad y el control de la velocidad.y detección de alta precisión para garantizar la precisión del movimiento angular de salida y el rendimiento de respuesta dinámica.

(I) Lógica de control del núcleo: control de circuito cerradoestructura

El sistema de medición y control es un componente importante deElel tipo de interésCuadroSus funciones principales pueden resumirse en: la aplicación de la estrategia de control de servo del sistema, el cumplimiento del rendimiento técnico y las funciones del sistema, y la garantía del funcionamiento normal, seguro,y funcionamiento fiable. 

1.PrincipioElel tipo de interésEl control de tabla se basa en la teoría del control de errores, donde la diferencia entre el valor del comando y el valor de la retroalimentación es el error, y el objetivo ideal del control es hacer que el error sea cero.Este error es procesado por algoritmos PID, algoritmos de corrección de alimentación, algoritmos de compensación de fricción, etc., para generar un valor de voltaje.Este valor de voltaje se emite a través de una placa D / A estándar industrial como la entrada al conductor del motorEl conductor del motor maneja el motor de acuerdo con el voltaje dado para controlar el motor.el tipo de interésmarco de la mesa para girar, y el ángulo de rotación es adquirido por un codificador de ángulo, alimentado al programa de control (es decir, el valor de retroalimentación) a través de un módulo de medición de ángulo y tarjeta de adquisición de datos.Este valor de retroalimentación se compara con el valor del comando, y este ciclo de control continúa hasta que el error es cero.

El sistema utiliza una estructura de control subordinada que consiste en un circuito analógico de corriente y un circuito de posición digital.y el conductor del motor conduce el motor para lograr el control del motorLos dos ejes transmiten señales de posición del eje a través de codificadores de ángulo, que luego se envían al programa de control a través de un módulo de medición de ángulo y una tarjeta de adquisición de datos.El sistema de control utiliza entonces algoritmos de control PID y algoritmos de control avanzados robustos para controlar el tocadiscosEl circuito de posición es el principal circuito de retroalimentación del sistema, garantizando la precisión de control y los requisitos dinámicos del sistema.El circuito de corriente del sistema es implementado internamente por el conductorEste circuito de corriente forma la retroalimentación negativa de la corriente de la armadura para reducir el impacto de las fluctuaciones de voltaje de la fuente de alimentación, mejorar la linealidad del par de control,y evitar la sobrecorriente en el circuito de conversión de potencia y el motor.

2.Software de controlElel tipo de interésEl software de control de la mesa se divide en una capa superior (nivel de gestión integrada) y una capa inferior (nivel de control directo).Las capas superior e inferior se comunican a través de la memoria compartida y se implementan en una sola computadoraLa capa superior constituye el nivel centralizado de seguimiento e integración de la gestión de la red bidimensional.el tipo de interésEsta tabla, que realiza principalmente la gestión integrada en línea de procesos no en tiempo real, pruebas de rendimiento, configuraciones de protección de la seguridad y funciones de monitoreo.La capa inferior del software es el nivel de control directo de lael tipo de interésSistema de control de mesa, utilizado para formar varios circuitos de control servo independientes.

Un sistema de control central (CMS) es un dispositivo de hardware dedicado dentro de un sistema de control.Se comunica directamente con el software de control a través de una interfaz para controlar el estado operativo del servosistema de cada canalEl CMS también proporciona funciones de protección de seguridad y control lógico para todo el sistema.

3.Esquema de control por servo: El sistema de control dispone de dos canales de servocontrol digital independientes y adopta un sistema de servocontrol digital con un marco de accionamiento directo conductor-moto de par controlado por microordenador.Un bucle de retroalimentación de posición angular digital, compuesto por elementos de retroalimentación de alta precisión y un convertidor digital, cumple con los requisitos de precisión y rendimiento del sistema.El uso de un ordenador de control industrial como el ordenador de control principal para el sistema de servo garantiza la realización del rendimiento del sistema y eficazmente Implementa la estrategia de control del sistema, garantizando así plenamente el rendimiento del sistema.

El controlador completo consta de cuatro componentes: un controlador PID clásico, un controlador de transmisión de diferencia de fase cero basado en la precompensación de punto cero, un compensador de fricción adaptativo,y un controlador robusto basado en un observador de perturbaciones.

El circuito de posición emplea una estructura de control compuesta, que combina el control de feedforward y de retroalimentación.El control de retroalimentación mejora el rendimiento del seguimiento sin afectar la estabilidad, mientras que el control de circuito cerrado garantiza la estabilidad y robustez del sistema frente a perturbaciones externas y variaciones de parámetros.

En el control de posición de circuito cerrado, se emplea un método de control robusto basado en un observador de perturbaciones.La idea básica es igualar las diferencias entre el objeto real y la salida nominal del modelo causadas por perturbaciones de par externo y cambios en los parámetros del modelo a la entrada de control, es decir, observar la perturbación equivalente e introducir una compensación equivalente en el control para suprimir la perturbación y mejorar la robustez del sistema de control.El diseño del circuito cerrado de posición considera principalmente la estabilidad del sistema y el error de posición estático, empleando medidas eficaces de filtro lógico para la retroalimentación de posición para eliminar la influencia de errores de bits e interpretaciones erróneas.El controlador de posición de circuito cerrado utiliza un control compuesto para garantizar el funcionamiento sin problemas del sistema de circuito cerrado sin sobresaltosSus parámetros se pueden ajustar de forma adaptativa para adaptarse a diferentes cargas, mejorando la robustez del sistema de control a los cambios de parámetros.

II) Tecnologías clave: detección de alta precisión y compensación de errores

La precisión del control de circuito cerrado se basa en la detección de retroalimentación de alta precisión y la compensación efectiva de errores, que son los soportes tecnológicos centrales para el control de movimiento de un eje dualel tipo de interésLa mesa.

1.Detección de posición angular/velocidad angular de alta precisión: Los elementos de detección de alta precisión se utilizan para adquirir el estado de movimiento de lael tipo de interésLos elementos de detección comúnmente utilizados incluyen codificadores fotoeléctricos, transformadores rotativos y sincronizadores de inducción circular.Entre ellos, los sincronizadores de inducción circulares se utilizan ampliamente enel tipo de interéstablas debido a su alta precisión, alta estabilidad y fuertes capacidades anti-interferencia; codificadores fotoeléctricos, por otro lado,tienen las ventajas de una velocidad de respuesta rápida y una alta resoluciónPara mejorar aún más la precisión de detección, se utiliza típicamente la tecnología de subdivisión de múltiples cabezas de lectura.Al superponer y subdividir las señales de múltiples cabezas de lectura, se reduce la influencia de los errores de marcado y de la instalación de los elementos de detección.

2.Tecnología de compensación de errores: Esta tecnología, combinando software y hardware, compensa los errores sistemáticos y aleatorios presentes durante el proceso deel tipo de interésLos errores sistemáticos incluyen principalmente errores mecánicos de transmisión, errores geométricos de marco (como errores de ortogonalidad entre dos ejes, errores de transmisiones mecánicas y errores de transmisiones de trenes).desbordamiento radial y axial del sistema de eje)Los errores aleatorios incluyen principalmente las perturbaciones de la carga, la deriva de temperatura y las vibraciones externas.que utiliza equipos de medición de alta precisión, como los interferómetros láser, para calibrar errores sistemáticos, establecer un modelo de error y llamar al modelo en tiempo real durante el control para cancelar errores; segundo, compensación adaptativa en línea,que utiliza algoritmos de control adaptativos para identificar errores aleatorios como las perturbaciones de carga y la deriva de temperatura en tiempo real, ajustar dinámicamente los parámetros de control y mejorar la capacidad antiinterferencia del sistema.

II. Diseño estructural de un ensayo de inercia de dos ejesTasa de cambioCuadro

El diseño estructural de un inercial de doble ejevelocidad de pruebaLa mesa debe cumplir con los requisitos básicos de "alta precisión, alta rigidez, baja interferencia y peso ligero." Debe asegurarse de que la estructura mecánica pueda transmitir con precisión el movimiento al tiempo que minimiza el impacto de su propia interferencia en la precisión del ensayoSu estructura central consiste en lael tipo de interésmarco de mesa, ensamblaje del sistema de eje, mecanismo de transmisión, estructura de soporte y dispositivos de protección.El diseño de cada pieza determina directamente el rendimiento mecánico y la precisión de ensayo de lael tipo de interésLa mesa.

(I) Composición de la estructura central

1.T.marco capaz: Como componente central para sostener la muestra de ensayo y realizar el movimiento angular, consta de un marco interior (marco del eje de inclinación) y un marco exterior (marco del eje de azimuto),que están conectados ortogonalmente por un conjunto de sistemas de ejeEl diseño del marco debe equilibrar la rigidez y el peso ligero: una rigidez insuficiente causará deformaciones durante el movimiento, lo que afectará a la precisión de posición;el peso excesivo aumentará la carga del motor y reducirá el rendimiento de la respuesta dinámica. La aleación de aluminio de alta resistencia se utiliza típicamente como material del marco. El análisis de elementos finitos se utiliza para optimizar la estructura del marco,y las costillas de refuerzo se añaden a las áreas clave para mejorar la rigidez estructural mientras se reduce el peso.

2.Ensamblaje del sistema del eje: Este es el componente central que asegura el movimiento angular de alta precisión del rcomidoEl conjunto del sistema de eje consiste principalmente en el huso, los rodamientos, las carcasas de rodamientos y los mecanismos de bloqueo.Para mejorar la precisión de rotación, 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 usedLos rodamientos de rodadura tienen las ventajas de una estructura sencilla, de un bajo coste y de una respuesta rápida, lo que los hace adecuados para el trabajo de mediana a alta precisión.el tipo de interésLos rodamientos hidrostáticos soportan el husillo a través de una película de aceite/gas formada por gas o líquido a alta presión, con funcionamiento sin fricción, bajo desgaste y alta precisión de rotación,que los hace adecuados para r de ultra-alta precisióncomidoDurante el ensamblaje del sistema de eje, la carga previa del rodamiento debe controlarse estrictamente para reducir la salida radial y axial del husillo.el diseño de compensación de temperatura se utiliza para reducir el impacto de los cambios de temperatura en la precisión del sistema del eje.

3.Mecanismo de transmisión: Responsable de transmitir el movimiento del motor alel tipo de interésel marco de la mesa, su precisión de transmisión afecta directamenteel tipo de interésLos métodos de transmisión comunes incluyen el accionamiento directo y el accionamiento indirecto: el accionamiento directo (ADD drive) conecta el rotor del motor directamente con elel tipo de interéstiene las ventajas de una alta precisión de transmisión, una respuesta rápida y ninguna reacción de transmisión,lo que lo convierte en el método de transmisión preferido para alta precisiónel tipo de interésLa transmisión indirecta transmite el movimiento a través de componentes de la transmisión como engranajes, correas síncronas y tornillos de plomo.pero requiere un mecanizado y un ensamblaje de precisión para controlar la reacción negativa de la transmisión y reducir los errores de transmisión.

4.Estructura de apoyo y dispositivos de protección: La estructura de soporte, incluida la base y los soportes, se utiliza para fijar los diversos componentes delel tipo de interésEl sistema de control de las vibraciones debe tener una rigidez y una estabilidad suficientes para evitar que las vibraciones externas afecten al sistema de control de las vibraciones.el tipo de interésEl hierro fundido o el granito se utilizan típicamente como material base. El granito tiene una buena resistencia a los golpes y estabilidad, absorbiendo eficazmente las vibraciones y mejorando el rendimiento de la superficie.el tipo de interésLos dispositivos de protección se utilizan principalmente para proteger los componentes internos de lael tipo de interésEl sistema de transmisión de la máquina de ensayo de la máquina de ensayo de la máquina de ensayo de la máquina de ensayo de la máquina de ensayo de la máquina de ensayo de la máquina de ensayo de la máquina de ensayo de la máquina.Estos típicamente incluyen cubiertas de sellado y seguridad rejasel.

II) Puntos clave del diseño estructural

1.Diseño de ortogonalidad de dos ejes: El error de ortogonalidad entre los dos ejes es un error geométrico clave que afecta a la precisión del enlace de dos ejes, y debe garantizarse mediante un diseño y un ensamblaje precisos.Durante la fase de diseño estructural, la posición de instalación de los componentes del sistema de eje se optimiza mediante modelado 3D para garantizar que las líneas centrales de los dos ejes sean estrictamente ortogonales.se utiliza un interferómetro láser para medir en tiempo real, y el error de ortogonalidad se controla en pocos segundos ajustando la precisión de instalación de la carcasa del rodamiento.

2.Diseño de equilibrio ligero y dinámico: Distribución desigual del peso entre losel tipo de interésEl marco de la mesa y la carga pueden generar una fuerza centrífuga durante el movimiento, causando vibraciones y afectando la precisión dinámica.el tipo de interésLa corrección de equilibrio dinámico generalmente implica la adición o eliminación de pesos para controlar la masa excéntrica.el tipo de interésel desequilibrio de la mesa dentro de un rango mínimo, asegurando la estabilidad durante la rotación a alta velocidad.

3.Diseño de supresión de interferencias: Interferencias mecánicas de lael tipo de interésla mesa misma (como la fricción del rodamiento y la distancia libre de la transmisión) y las interferencias externas (como las vibraciones y los cambios de temperatura) pueden afectar gravemente a la precisión del ensayo,y debe suprimirse mediante el diseño estructuralEn primer lugar, se adopta un diseño de aislamiento de vibraciones, colocando almohadillas o plataformas de aislamiento de vibraciones entre la base y el suelo para absorber las vibraciones externas.se adopta un diseño de control de temperatura, instalación de dispositivos de calefacción/refrigeración y sensores de temperatura en el interior de losel tipo de interésla tabla para controlar elel tipo de interésLa temperatura de funcionamiento de la mesa en tiempo real, reduciendo el impacto de los cambios de temperatura en la precisión del eje y las propiedades del material.El diseño del cableado y del conducto está optimizado para evitar la tensión y la fricción entre cables y conductos durante elel tipo de interésmovimiento de la mesa, reduciendo el par de interferencia.

4.Instalación de la pieza de ensayo y diseño de la interfaz: La exactitud de la instalación de la pieza de ensayo afecta directamente a la fiabilidad de los resultados de los ensayos, lo que requiere el diseño de una interfaz de instalación y referencia de posicionamiento de alta precisión.Los métodos de posicionamiento, como la localización de pines y bridas de extremo, se utilizan típicamente para garantizar que el centro de instalación de la pieza de ensayo coincida con el centro de rotación de la pieza de ensayo.el tipo de interéstabla. Al mismo tiempo, deben reservarse las interfaces de señal y de potencia necesarias para facilitar la conexión entre la pieza de ensayo y los sistemas de ensayo externos,y el diseño de la interfaz debe evitar afectar a lael tipo de interésel rango de movimiento y la precisión de la mesa.

III. Conclusión

El principio de control de movimiento y el diseño estructural de un ensayo de inercia de doble ejeel tipo de interésEl requisito de alta precisión del control de movimiento depende de la alta rigidez y baja interferencia del diseño estructural,Mientras que la optimización del diseño estructural proporciona una base sólida para la implementación de algoritmos de control de movimientoA medida que la tecnología de navegación por inercia se desarrolla hacia una mayor precisión y miniaturización, los requisitos de rendimiento para las pruebas de inercia de doble eje aumentan.el tipo de interésEn el futuro, el número de puestos de trabajo en el mercado de trabajo aumentará. 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, el rendimiento dinámico de la respuesta y la fiabilidad delel tipo de interésEl desarrollo de las tecnologías inerciales se ve reforzado por la creación de una mesa de trabajo que apoya fuertemente el desarrollo de la tecnología inercial.