Двухосный инерциальный испытательный стендстенда стол является основным оборудованием для испытаний характеристик инерциальных навигационных систем и систем управления ориентацией. Путем имитации углового движения носителя в двумерном пространстве он обеспечивает точные эталонные значения ориентации и возбуждения движения для инерциальных устройств (таких как гироскопы и акселерометры) и инерциальной системы. стенда стенда скорости непосредственно определяют точность и надежность инерциальных испытаний, и его основа опирается на высокоточные принципы управления движением и конструкцию с высокой жесткостью и низким уровнем помех. Эта статья

 подробно расскажет об основной логике управления движением, ключевых технологиях, основных компонентах конструктивного дизайна и соображениях при проектировании, раскрывая внутренний механизм, с помощью которого достигается высокоточная имитация углового движения.I. Принцип управления движением двухосного инерциального испытательного стенда

скоростистенда стенда изаключается в достижении независимого или связанного углового движения по двум ортогональным осямиs (обычно по азимуту и тангажуиs), чтобы соответствовать требованиям имитации ориентации в различных сценариях испытаний, таких как вращение с постоянной скоростью, позиционирование углового положения и синусоидальное

колебание. Его принцип управления основан на системе управления с обратной связью «генерация команды — обратная связь по сигналу — коррекция ошибки», интегрирующей ключевые технологии, такие как кинематический расчет, сервопривод и высокоточное обнаружение, для обеспечения точности выходного углового движения и динамических характеристик отклика.

(I) Основная логика управления: структура управления с обратной связьюСистема измерения и управления является важным компонентом стенда скорости. Его основные функции можно резюмировать следующим образом: реализация стратегии сервоуправления системы, выполнение технических характеристик и функций системы, а также обеспечение нормальной, безопасной и надежной работы системы. 

4. ПринципСистема использует подчиненную структуру управления, состоящую из аналогового контура тока и цифрового контура положения. Входной сигнал для драйвера двигателя управляется через плату преобразователя ЦАП, а драйвер двигателя управляет двигателем для достижения управления двигателем. Два вала передают сигналы положения вала через угловые датчики, которые затем передаются обратно в управляющую программу через модуль измерения угла и карту сбора данных. Затем система управления использует алгоритмы управления ПИД и передовые надежные алгоритмы управления для управления поворотным столом, образуя таким образом контур положения системы. Контур положения является основным контуром обратной связи системы, обеспечивающим точность управления и динамические требования системы. Токовый контур системы реализован внутри драйвера. Этот токовый контур формирует отрицательную обратную связь по току якоря, чтобы уменьшить влияние колебаний напряжения питания, улучшить линейность управляющего момента и предотвратить перегрузку по току в цепи преобразования мощности и двигателе.стенда скорости стенда раму

стенда

стенда для вращения, а угол поворота фиксируется угловым датчиком, передается обратно в управляющую программу (т. е. значение обратной связи) через модуль измерения угла и карту сбора данных. Затем это значение обратной связи сравнивается с командным значением, и этот цикл управления продолжается до тех пор, пока ошибка не станет равной нулю.Система использует подчиненную структуру управления, состоящую из аналогового контура тока и цифрового контура положения. Входной сигнал для драйвера двигателя управляется через плату преобразователя ЦАП, а драйвер двигателя управляет двигателем для достижения управления двигателем. Два вала передают сигналы положения вала через угловые датчики, которые затем передаются обратно в управляющую программу через модуль измерения угла и карту сбора данных. Затем система управления использует алгоритмы управления ПИД и передовые надежные алгоритмы управления для управления поворотным столом, образуя таким образом контур положения системы. Контур положения является основным контуром обратной связи системы, обеспечивающим точность управления и динамические требования системы. Токовый контур системы реализован внутри драйвера. Этот токовый контур формирует отрицательную обратную связь по току якоря, чтобы уменьшить влияние колебаний напряжения питания, улучшить линейность управляющего момента и предотвратить перегрузку по току в цепи преобразования мощности и двигателе.стенда Программное обеспечение управлениястенда стендом стенда разделено на верхний уровень (уровень интегрированного управления) и нижний уровень (уровень прямого управления). Верхний и нижний уровни взаимодействуют через общую память и реализованы на одном компьютере. Верхний уровень формирует централизованный мониторинг и уровень интегрированного управления двумерным

стендом

.системой управления стендом  скорости, используемым для формирования различных независимых контуров сервоуправления.

Центральная система мониторинга (CMS) — это специальное аппаратное устройство в системе управления. Она напрямую взаимодействует с программным обеспечением управления через интерфейс для управления рабочим состоянием сервосистемы каждого канала, обнаружения данных и управления сигналами тревоги. CMS также обеспечивает защиту и логическое управление для всей системы.

3. 

Схема сервоуправления

: Система управления имеет два независимых цифровых канала сервоуправления и использует цифровую систему сервоуправления с микрокомпьютерной структурой прямого привода двигатель-крутящий момент. Цифровой контур обратной связи по угловому положению, состоящий из высокоточных элементов обратной связи и цифрового преобразователя, соответствует требованиям системы к точности и производительности. Использование промышленного управляющего компьютера в качестве основного управляющего компьютера для сервосистемы обеспечивает реализацию производительности системы и эффективно

реализует стратегию управления системой, тем самым полностью гарантируя производительность системы.Весь контроллер состоит из четырех компонентов: классического ПИД-контроллера, контроллера прямой связи с нулевой разностью фаз, основанного на предварительной компенсации нулевой точки, адаптивного компенсатора трения и надежного контроллера, основанного на наблюдателе возмущений.Контур положения использует составную структуру управления, сочетающую прямое и обратное управление. Его преимущество заключается в разделении характеристик отслеживания системы и ее стабильности. Прямое управление улучшает характеристики отслеживания, не влияя на стабильность, в то время как управление с обратной связью обеспечивает стабильность системы и устойчивость к внешним возмущениям и изменениям параметров.

4. (II) Ключевые технологии: высокоточное обнаружение и компенсация ошибокТочность управления с обратной связью зависит от высокоточного обнаружения обратной связи и эффективной компенсации ошибок, которые являются основными технологическими опорами для управления движением двухосного стенда скоростидля контроля рабочей температуры 1. 

стенда : Высокоточные элементы обнаружения используются для получения состояния движения рамы стенда скорости

в режиме реального времени, обеспечивая надежную основу для коррекции ошибок. Обычно используемые элементы обнаружения включают фотоэлектрические датчики, вращающиеся трансформаторы и синхронизаторы круговой индукции. Среди них синхронизаторы круговой индукции широко используются в высокоточных стендах скорости

из-за их высокой точности, высокой стабильности и сильных антиинтерференционных возможностей; фотоэлектрические датчики, с другой стороны, имеют преимущества быстрой скорости отклика и высокого разрешения, что делает их подходящими для сценариев с высокими требованиями к динамическим характеристикам. Для дальнейшего повышения точности обнаружения обычно используется технология многоголовочного деления. Путем наложения и деления сигналов от нескольких головок уменьшается влияние ошибок маркировки и ошибок установки элементов обнаружения.2. Технология компенсации ошибокстенда стенда стенда II. Конструкция двухосного инерциального испытательного

стенда

4. Конструкция двухосного инерциального испытательного стенда скорости

стенда рамы стенда скорости, узла системы вала, механизма передачи, опорной конструкции и защитных устройств. Конструкция каждой детали напрямую определяет механические характеристики и точность испытаний стенда стенда (I) Состав основной структуры1. Рама

.2. Узел системы валастенда стенда стенда стендов стенда средней и высокой точности. Гидростатические подшипники поддерживают шпиндель через масляную/газовую пленку, образованную газом или жидкостью высокого давления, отличающуюся работой без трения, низким износом и высокой точностью вращения, что делает их подходящими для стенда скорости

рамы 3. Механизм передачистенда раму стенда скорости, его точность передачи напрямую влияет на точность управления движением стенда скорости. Общие методы передачи включают прямой привод и непрямой привод: прямой привод (привод DD) соединяет ротор двигателя непосредственно с стенда стенда  скорости, исключая промежуточные звенья передачи. Он имеет преимущества высокой точности передачи, быстрого отклика и отсутствия люфта передачи, что делает его предпочтительным методом передачи для стендов скорости

высокой точности. Непрямой привод передает движение через компоненты передачи, такие как шестерни, синхронные ремни и ходовые винты. Он подходит для сценариев с большими нагрузками, но требует точной обработки и сборки для управления люфтом передачи и уменьшения ошибок передачи.

4. Опорная конструкция и защитные устройства: Опорная конструкция, включая основание и кронштейны, используется для фиксации различных компонентов

стенда скорости. Она должна иметь достаточную жесткость и устойчивость, чтобы предотвратить влияние внешних вибраций на движение стенда стенда стенда стенда стенда стенда решетки

.(II) Ключевые моменты конструктивного дизайна1. стенда : Ошибка ортогональности между двумя осями является ключевой геометрической ошибкой, влияющей на точность двухосной связи, и должна быть обеспечена посредством точного проектирования и сборки. На этапе конструктивного проектирования положение установки компонентов системы вала оптимизируется с помощью 3D-моделирования, чтобы обеспечить строгую ортогональность осевых линий двух осей. В процессе сборки для измерения в реальном времени используется лазерный интерферометр, а ошибка ортогональности контролируется в пределах нескольких секунд путем регулировки точности установки корпуса подшипника.стенда Легкий вес и динамическая балансировкастенда рамой стенда скорости и нагрузкой может генерировать центробежную силу во время движения, вызывая вибрацию и влияя на динамическую точность. Поэтому необходима легкая конструкция

рамы стенда скорости, наряду с испытаниями и коррекцией динамической балансировки для устранения эксцентриситета массы. Коррекция динамической балансировки обычно включает добавление или удаление весов для управления дисбалансом стенда скорости стенда 3. 

Конструкция подавления помех

: Механические помехи от самого стенда скорости (например, трение подшипников и зазор передачи) и внешние помехи (например, вибрация и изменения температуры) могут серьезно повлиять на точность испытаний и должны быть подавлены посредством конструктивного проектирования. Во-первых, принимается конструкция виброизоляции, размещающая виброизоляционные прокладки или платформы между основанием и землей для поглощения внешних вибраций. Во-вторых, принимается конструкция контроля температуры, устанавливающая нагревательные/охлаждающие устройства и датчики температуры внутри стенда скорости для контроля рабочей температуры стенда