Um teste inercial de eixo duploa mesa é um equipamento essencial para o teste de desempenho de sistemas de navegação inercial e sistemas de controle de atitude. Ao simular o movimento angular de um veículo em um espaço bidimensional, ela fornece referências de atitude precisas e excitações de movimento para dispositivos inerciais (como giroscópios e acelerômetros) e o sistema inercial. O desempenho técnico da mesa de taxaartigo irá detalhar a lógica central do controle de movimento, tecnologias-chave, componentes principais do projeto estrutural e considerações de projeto, revelando o mecanismo intrínseco pelo qual ele atinge a simulação de movimento angular de alta precisão.I. Princípio de Controle de Movimento de um Teste Inercial de Eixo Duplo Taxa TabelaO objetivo principal do controle de movimento para um teste inercial de eixo duplo

taxaa mesa é alcançar o movimento angular independente ou vinculado em dois eixos ortogonais (tipicamente azimute e inclinação) para atender aos requisitos de simulação de atitude em vários cenários de teste, como rotação em velocidade constante, posicionamento angular e oscilação

senoidal. Seu princípio de controle é baseado em um sistema de controle de malha fechada de "geração de comando - feedback de sinal - correção de erro", integrando tecnologias-chave como cálculo cinemático, servoacionamento e detecção de alta precisão para garantir a precisão do movimento angular de saída e o desempenho da resposta dinâmica.O sistema de medição e controle é um componente importante da mesa de 1. . Suas principais funções podem ser resumidas como: implementar a estratégia de controle servo do sistema, cumprir o desempenho técnico e as funções do sistema e garantir a operação normal, segura e confiável do sistema.1. Princípio: O controle da mesa de taxa

é baseado na teoria do controle de erro, onde a diferença entre o valor do comando e o valor do feedback é o erro, e o objetivo ideal de controle é zerar o erro. Este erro é processado por algoritmos PID, algoritmos de correção de avanço, algoritmos de compensação de atrito, etc., para gerar um valor de tensão. Este valor de tensão é então emitido através de uma placa D/A padrão industrial como entrada para o driver do motor. O driver do motor aciona o motor de acordo com a tensão fornecida para controlar o motor. O motor aciona a estrutura da mesa de taxa

para girar, e o ângulo de rotação é adquirido por um codificador de ângulo, retroalimentado ao programa de controle (ou seja, o valor de feedback) através de um módulo de medição de ângulo e uma placa de aquisição de dados. Este valor de feedback é então comparado com o valor do comando, e este ciclo de controle continua até que o erro seja zero.O sistema emprega uma estrutura de controle subordinada que consiste em um laço de corrente analógica e um laço de posição digital. A entrada para o driver do motor é controlada por meio de uma placa conversora D/A, e o driver do motor aciona o motor para realizar o controle do motor. Os dois eixos transmitem sinais de posição do eixo por meio de codificadores de ângulo, que são então retroalimentados ao programa de controle por meio de um módulo de medição de ângulo e uma placa de aquisição de dados. O sistema de controle então usa algoritmos de controle PID e algoritmos de controle robustos avançados para controlar a plataforma giratória, formando assim o laço de posição do sistema. O laço de posição é o principal laço de feedback do sistema, garantindo a precisão do controle e os requisitos dinâmicos do sistema. O laço de corrente do sistema é implementado internamente pelo driver. Este laço de corrente forma um feedback negativo da corrente da armadura para reduzir o impacto das flutuações da tensão de alimentação, melhorar a linearidade do torque de controle e evitar sobrecorrente no circuito de conversão de energia e no motor.Software de Controle: O software de controle da mesa de  

dentro de uma faixa mínima, garantindo a estabilidade durante a rotação em alta velocidade.é dividido em uma camada superior (nível de gerenciamento integrado) e uma camada inferior (nível de controle direto). As camadas superior e inferior se comunicam por meio de memória compartilhada e são implementadas em um único computador. A camada superior forma o nível de monitoramento centralizado e gerenciamento integrado da mesa de implementa efetivamente a estratégia de controle do sistema, garantindo assim totalmente o desempenho do sistema.taxaUm Sistema Central de Monitoramento (SCM) é um dispositivo de hardware dedicado dentro de um sistema de controle. Ele se comunica diretamente com o software de controle por meio de uma interface para controlar o status operacional de cada canal do sistema servo, detectar dados e gerenciar alarmes. O SCM também fornece proteção de segurança e funções de controle lógico para todo o sistema.

3. 

: A interferência mecânica da própria mesa de : O sistema de controle possui dois canais de controle servo digitais independentes e adota um sistema de controle servo digital com uma estrutura de acionamento direto do motor de torque controlado por microcomputador. Um laço de feedback de posição angular digital, composto por elementos de feedback de alta precisão e um conversor digital, atende aos requisitos de precisão e desempenho do sistema. O uso de um computador de controle industrial como o computador de controle principal para o sistema servo garante a realização do desempenho do sistema e implementa efetivamente a estratégia de controle do sistema, garantindo assim totalmente o desempenho do sistema.O laço de posição emprega uma estrutura de controle composta, combinando controle de avanço e feedback. Sua vantagem reside em separar o desempenho de rastreamento do sistema de sua estabilidade. O controle de avanço melhora o desempenho de rastreamento sem afetar a estabilidade, enquanto o controle de malha fechada garante a estabilidade do sistema e a robustez contra distúrbios externos e variações de parâmetros.(II) Tecnologias-chave: Detecção de alta precisão e compensação de errostaxa

de eixo duplo

4. 1. Detecção de posição angular/velocidade angular de alta precisão : Elementos de detecção de alta precisão são usados para adquirir o estado de movimento da estrutura da mesa de

taxa

em tempo real, fornecendo uma base confiável para a correção de erros. Os elementos de detecção comumente usados incluem codificadores fotoelétricos, transformadores rotativos e sincronizadores de indução circular. Entre eles, os sincronizadores de indução circular são amplamente utilizados em

taxas

 de alta precisão devido à sua alta precisão, alta estabilidade e fortes capacidades anti-interferência; os codificadores fotoelétricos, por outro lado, têm as vantagens de velocidade de resposta rápida e alta resolução, tornando-os adequados para cenários com altos requisitos de desempenho dinâmico. Para melhorar ainda mais a precisão da detecção, a tecnologia de subdivisão multi-cabeça de leitura é tipicamente usada. Ao sobrepor e subdividir os sinais de várias cabeças de leitura, a influência de erros de marcação e erros de instalação dos elementos de detecção é reduzida.

2. Tecnologia de compensação de erros: Esta tecnologia, combinando software e hardware, compensa erros sistemáticos e aleatórios presentes durante o movimento da mesa de

dentro de uma faixa mínima, garantindo a estabilidade durante a rotação em alta velocidade.e é crucial para melhorar a precisão do controle. Os erros sistemáticos incluem principalmente erros de transmissão mecânica, erros geométricos da estrutura (como erros de ortogonalidade entre dois eixos, excentricidade radial e axial do sistema de eixo) e erros de zona morta do motor. Os erros aleatórios incluem principalmente distúrbios de carga, deriva de temperatura e vibrações externas. As estratégias de compensação incluem: primeiro, compensação de calibração offline, que usa equipamentos de medição de alta precisão, como interferômetros a laser, para calibrar erros sistemáticos, estabelecer um modelo de erro e chamar o modelo em tempo real durante o controle para cancelar erros; segundo, compensação adaptativa online, que usa algoritmos de controle adaptativos para identificar erros aleatórios, como distúrbios de carga e deriva de temperatura em tempo real, ajustar dinamicamente os parâmetros de controle e melhorar a capacidade anti-interferência do sistema.II. Projeto Estrutural de um Teste Inercial de Eixo Duplo Mesataxa

: A interferência mecânica da própria mesa de taxa, conjunto do sistema de eixo, mecanismo de transmissão, estrutura de suporte e dispositivos de proteção. O projeto de cada parte determina diretamente o desempenho mecânico e a precisão do teste da mesa de .

(I) Composição da Estrutura Central1. Estrutura da t

abela: Como o componente central para suportar a amostra de teste e realizar o movimento angular, ele consiste em uma estrutura interna (estrutura do eixo de inclinação) e uma estrutura externa (estrutura do eixo de azimute), que são conectadas ortogonalmente por um conjunto do sistema de eixo. O projeto da estrutura deve equilibrar rigidez e leveza: rigidez insuficiente causará deformação durante o movimento, afetando a precisão da atitude; peso excessivo aumentará a carga do motor e reduzirá o desempenho da resposta dinâmica. A liga de alumínio de alta resistência é tipicamente usada como material da estrutura. A análise de elementos finitos é usada para otimizar a estrutura da estrutura, e nervuras de reforço são adicionadas às áreas-chave para melhorar a rigidez estrutural, reduzindo o peso.2. : Este é o componente central que garante o movimento angular de alta precisão da r mesa, determinando diretamente a precisão rotacional e a estabilidade do sistema de eixo. O conjunto do sistema de eixo consiste principalmente no fuso, rolamentos, alojamentos de rolamentos e mecanismos de travamento. Para melhorar a precisão rotacional, rolamentos de alta precisão (como rolamentos de esferas de contato angular e rolamentos de rolos cônicos) ou rolamentos hidrostáticos (rolamentos hidrostáticos a gás e rolamentos hidrostáticos a líquido) são tipicamente usados. Os rolamentos de rolamento têm as vantagens de estrutura simples, baixo custo e resposta rápida, tornando-os adequados para

taxas

dentro de uma faixa mínima, garantindo a estabilidade durante a rotação em alta velocidade.atasde ultra-alta precisão. Durante a montagem do sistema de eixo, a pré-carga do rolamento deve ser estritamente controlada para reduzir a excentricidade radial e axial do fuso. Simultaneamente, o projeto de compensação de temperatura é usado para reduzir o impacto das mudanças de temperatura na precisão do sistema de eixo.3. 

: A interferência mecânica da própria mesa de : Responsável por transmitir o movimento do motor para a estrutura da mesa de taxa, sua precisão de transmissão afeta diretamente a precisão do controle de movimento da mesa de taxataxa, eliminando os elos de transmissão intermediários. Ele tem as vantagens de alta precisão de transmissão, resposta rápida e sem folga de transmissão, tornando-o o método de transmissão preferido para taxas

4. 4. Estrutura de Suporte e Dispositivos de Proteçãotaxataxataxataxa

taxasgradesde segurança.1. : O erro de ortogonalidade entre os dois eixos é um erro geométrico chave que afeta a precisão da ligação de dois eixos e deve ser garantido por meio de projeto e montagem precisos. Durante a fase de projeto estrutural, a posição de instalação dos componentes do sistema de eixo é otimizada por meio de modelagem 3D para garantir que as linhas centrais dos dois eixos sejam estritamente ortogonais. Durante o processo de montagem, um interferômetro a laser é usado para medição em tempo real, e o erro de ortogonalidade é controlado em poucos segundos, ajustando a precisão de instalação do alojamento do rolamento.Projeto de balanceamento dinâmico e levetaxa e a carga pode gerar força centrífuga durante o movimento, causando vibração e afetando a precisão dinâmica. Portanto, um projeto leve para a estrutura da mesa de taxaé necessário, juntamente com testes e correção de balanceamento dinâmico para eliminar a massa excêntrica. A correção de balanceamento dinâmico normalmente envolve a adição ou remoção de pesos para controlar o desequilíbrio da mesa de

taxa

dentro de uma faixa mínima, garantindo a estabilidade durante a rotação em alta velocidade.3. Projeto de supressão de interferência

: A interferência mecânica da própria mesa de taxa(como atrito do rolamento e folga da transmissão) e a interferência externa (como vibração e mudanças de temperatura) podem afetar severamente a precisão do teste e devem ser suprimidas por meio do projeto estrutural. Primeiro, um projeto de isolamento de vibração é adotado, colocando almofadas ou plataformas de isolamento de vibração entre a base e o solo para absorver vibrações externas. Segundo, um projeto de controle de temperatura é adotado, instalando dispositivos de aquecimento/resfriamento e sensores de temperatura dentro da mesa de para controlar a temperatura de operação da mesa de em tempo real, reduzindo o impacto das mudanças de temperatura na precisão do eixo e nas propriedades do material. Terceiro, o projeto de fiação e conduíte é otimizado para evitar tensão e atrito entre cabos e conduítes durante o movimento da mesa de , reduzindo o torque de interferência.

4. Instalação da peça de teste e projeto da interface: A precisão da instalação da peça de teste afeta diretamente a confiabilidade dos resultados do teste, exigindo o projeto de uma interface de instalação e referência de posicionamento de alta precisão. Métodos de posicionamento, como pinos de localização e flanges de extremidade, são tipicamente usados para garantir que o centro de instalação da peça de teste coincida com o centro de rotação da mesa de . Simultaneamente, as interfaces de sinal e energia necessárias devem ser reservadas para facilitar a conexão entre a peça de teste e os sistemas de teste externos, e o projeto da interface deve evitar afetar a faixa de movimento e a precisão da mesa de .O princípio de controle de movimento e o projeto estrutural de uma de teste inercial de eixo duplo formam um todo orgânico. O requisito de alta precisão do controle de movimento depende da alta rigidez e baixa interferência do projeto estrutural, enquanto a otimização do projeto estrutural fornece uma base sólida para a implementação de algoritmos de controle de movimento. À medida que a tecnologia de navegação inercial se desenvolve em direção a maior precisão e miniaturização, os requisitos de desempenho para

taxasde teste inercial de eixo duplo também estão aumentando constantemente. No futuro, é necessário integrar ainda mais algoritmos de controle avançados (como controle inteligente e controle robusto) com tecnologias de projeto estrutural de alta precisão (como manufatura aditiva e montagem de precisão) para melhorar continuamente a precisão do teste, o desempenho da resposta dinâmica e a confiabilidade da  taxa