Nos campos da navegação inercial,Simulação de atitude da aeronave, aeronáutica e fabricação de equipamentos de ponta, dispositivos inerciais (giroscópios, acelerômetros) e os sistemas que os compõem (IMU,sistemas de navegação inercial) são o núcleo da detecção de movimento e posiçãoO seu desempenho determina directamente a precisão e a fiabilidade de todo o sistema.CalibraçãoEste artigo irá aprofundar os seus princípios de funcionamento fundamentais e os principais indicadores de desempenho,Demonstração da sua importância tecnológica nos campos de ensaios de ponta.

I. Princípio básico de trabalho: Construção de uma referência de movimento "ideal"

A essência de uma plataforma giratória de ensaio por inércia é fornecer um ambiente de movimento de rotação de um único grau de liberdade conhecido, altamente preciso e controlável para o dispositivo de inércia em teste.A sua realização tecnológica é o culminar da integração da mecânica de precisão, controle de servo moderno, e sensores de alta precisão.

1- Corpo mecânico de precisão: a base física do desempenho

Sistema de eixo de precisão:Alta qualidadevirarTabelas geralmente usam rolamentos de esferas de contato angulares emparelhadosparasatisfazer os requisitos dePosicionamento axial e radial de precisão, alta rigidez e alta precisão de rotação.Esta é a base física para alcançar a estabilidade de velocidade ultra-baixa e posição ultra-alta Precisão.

Tecnologia de acionamento direto: Esta tecnologia elimina os componentes tradicionais de transmissão de engrenagens e engrenagens de minhoca, usando um motor de alto binário e multi-pólo para acionar diretamente a plataforma.Suas vantagens incluem zero reação., baixa ondulação do binário e alta resposta dinâmica, eliminando completamente os efeitos não-lineares dos erros de transmissão e da flexibilidade.

Estrutura de alta rigidez e baixa deformação:A plataforma e a base são feitas de materiais com baixo coeficiente de expansão térmica e design de reforço simétrico para garantir deformação geométrica mínima sob diferentes cargas e temperaturas, mantendo assim a estabilidade do sistema do eixo.

2Sistema de medição de ângulos de alta precisão: os "olhos" do sistema

O componente principal é um codificador circular de grelha de ultra-alta precisão, com dezenas ou mesmo centenas de milhares de linhas.Ele atinge uma resolução de sub-arcsecond ou mesmo milliarcsecondO dispositivo mede a posição absoluta da plataforma giratória em tempo real e continuamente, formando a fonte de feedback para o controlo de circuito totalmente fechado.A sua precisão determina directamente a referência de posicionamento do sistema.

3- Sistema de servocontrole de alto desempenho: "cérebro" e "nervos" do sistema

Trata-se de um sistema de controlo de circuito fechado em tempo real baseado num processador de sinal digital de alta velocidade (DSP/FPGA).e oscilação sinusoidal) do computador host, compara-os com os valores reais do feedback da grade e calcula e produz quantidades de controlo em tempo real utilizando algoritmos de controlo avançados (como o PID adaptativo,Compensação de adiantamento, observador de perturbações e filtragem por entalhe).

Compensação de retroalimentação: pré-compensa a inércia e o atrito conhecidos do sistema, melhorando a precisão do rastreamento dinâmico.

Filtro de entalhe: suprime com precisão os picos de ressonância mecânica, garantindo a estabilidade do sistema sob alta largura de banda.

O sinal de controlo é amplificado por um servo driver de alto desempenho e com precisão impulsiona o motor de binário, formando um circuito fechado preciso de "Comando-controle-condução-execução-correção de feedback", conseguindo assim um movimento suave e preciso de ultra-baixa velocidade para alta velocidade.

II. Análise dos principais indicadores de desempenho: definição dos limites das capacidades de ensaio

A avaliação da qualidade de uma plataforma giratória de ensaio inercial de eixo único requer uma consideração a partir de múltiplas dimensões, incluindo a adaptabilidade estática, dinâmica e ambiental.Os seguintes indicadores são critérios fundamentais para a selecção dos engenheiros e representam também o limite tecnológico do fabricante.

1Indicadores de precisão estática: medidos por padrões "estáticos".

Precisão de posicionamento: o desvio máximo entre a posição comandada e a posição de travagem real (unidade: segundos de arco").e controle de erro de estado estacionário, e é a precisão "regra absoluta" da plataforma giratória.

Resolução de posição: o menor incremento angular que o sistema de controlo pode reconhecer ou executar.Determina o limite inferior da suavidade do movimento e é geralmente superior à precisão de posicionamento (e.g., uma precisão de posicionamento de2′′ pode ter uma resolução de 0.36′′)).

Erro de rotação do eixo: inclui o escoamento radial/axial, referindo-se ao movimento não ideal do eixo de rotação no espaço.que é crucial para garantir que a superfície da mesa permaneça estável.

2Indicadores de desempenho dinâmico: teste do carácter de "movimento".

Intervalo de taxa angular e estabilidade: Estes são os indicadores mais críticos e tecnicamente desafiadores.

Distância: deve abranger a gama extrema deAbaixoa velocidade de rotação da Terra (0,001°/s) para a velocidade de manobra (± 10000 °/s).

Estabilidade da taxa: durante a operação de velocidade constante, a flutuação da taxa instantânea em relação à taxa média é comumente expressa como um valor relativo (por exemplo, 1 × 10−6). It directly determines the "purity" of the injected angular rate in gyroscope calibration testing and is the ultimate indicator of the turntable servo system's ability to suppress torque fluctuations and frictional disturbances.

Aceleração angular e largura de banda do sistema:

Aceleração angular máxima: determinada pelo binário máximo do motor e pela inércia total do sistema, que afeta a manobrabilidade simulada de alta dinâmica.

Largura de banda do servo: limite superior da frequência (unidade: Hz) na qual a plataforma giratória pode reproduzir com precisão os comandos de movimento sinusoidal.Alta largura de banda significa que ele pode simular de forma mais realista o jitter de posição de alta frequência de uma aeronave, que é um pré-requisito para o ensaio das características de resposta dinâmica do dispositivo.

3Indicadores de carga e versatilidade

Combinação de capacidade de carga e inércia: não é suficiente focar apenas na capacidade de carga máxima; o grau de correspondência entre a inércia de carga e a inércia do rotor da giratória é crucial.Uma correspondência adequada é fundamental para garantir que o desempenho dinâmico não se deteriore.

Interface de sincronização e comunicação: Supports PPS (pulse per second) hardware synchronization and high-bandwidth real-time industrial Ethernet (such as EtherCAT) to ensure accurate synchronization between the turntable movement and the timestamp of the external data acquisition systemEsta é a base para a realização de experiências complexas, como a navegação integrada e os testes de múltiplos eixos.

Resumo: Selecção de tecnologia e valorização

A escolha de uma plataforma giratória de ensaio de inércia não é simplesmente a procura do valor mais elevado para um único indicador,Mas sobre fazer uma correspondência precisa com base nas características do dispositivo sob teste (como giroscópios de fibra óptica, IMU MEMS e giroscópios a laser) e a tarefa de ensaio (calibração de desvio zero, ensaio de fatores de escala e simulação de ambiente dinâmico).

O ensaio de giroscópios laser/giroscópios de fibra óptica de alta precisão requer uma busca extrema de estabilidade a velocidades ultra-baixas e vibrações angulares extremamente baixas.

Ao testar IMU ou buscadores MEMS de nível tático, a alta largura de banda, a alta aceleração e a capacidade de reproduzir trajetórias de movimento complexas são de maior importância.

Como um equipamento de metrologia e ensaio chave no upstream da cadeia industrial de tecnologia inercial,O desempenho da plataforma giratória de ensaio por inércia afeta diretamente a capacidade de estabelecimento e verificação do limite máximo de precisão dos dispositivos a jusante.Não é apenas uma peça fria de equipamento, mas também um "artesão" e "guardião" que promove o progresso da tecnologia inercial e garante a precisão do equipamento de ponta do país.

Jiujiang Ruya Precision Technology Co., Ltd.especializada em placas de ensaio de inércia de alta precisão, comprometida em fornecer aos utilizadores soluções abrangentes que vão desde sistemas de eixo único padrão a sistemas complexos de vários eixos.Caracterizada por uma precisão superior, confiabilidade superior e uma arquitetura de sistema aberta, servem numerosos laboratórios nacionais chave e empresas industriais líderes, tornando-nos um parceiro confiável para a tecnologia de teste de inércia.