İki eksenli eylemsizlik test turnesi, eylemsizlik navigasyon sistemi ve duruş kontrol sistemi performans testinin çekirdek ekipmanıdır ve iki boyutlu uzayda taşıyıcı açısal hareketini simüle ederek, eylemsizlik cihazları (jiroskop, hızlandırma ölçütü gibi) ve eylemsizlik sistemi için doğru duruş referansları ve hareket teşvikleri sağlar. Döndürücü tablonun teknik performansı doğrudan inertlik testinin doğruluğunu ve güvenilirliğini belirler ve çekirdeği yüksek hassasiyetli hareket kontrol prensibi ve yüksek katılık ve düşük parazit yapısal tasarımına dayanır. Bu makalede hareket kontrolünün çekirdek mantığı, anahtar teknolojiler ve yapı tasarımının çekirdek bileşimi ve tasarım noktaları ayrıntılı olarak açıklanacak ve yüksek hassasiyetli açısal hareket simülasyonunu gerçekleştirmek için içsel mekanizmaları ortaya çıkacak.

I. Çift eksenli eylemsizlik test turnaji hareket kontrol prensibi

Çift eksenli eylemsizlik test turnuvasının hareket kontrolü temel amacı, sabit hız döndürme, açı konumlandırma, sinüs salınma gibi farklı test senaryolarındaki duruş simülasyon gereksinimlerini karşılamak için iki ortogonal eksen (genellikle azim ekseni ve eğim eksenleri) bağımsız veya bağlantılı açısal hareket gerçekleştirmektir. Kontrol prensibi "komut üretimi - sinyal geri bildirimi - hata düzeltmesi" kapalı döngü kontrolü çekirdeği olarak, kinematik çözüm, servo sürücü, yüksek hassasiyetli algılama gibi anahtar teknolojileri birleştirir, çıkış açı hareketinin hassasiyeti ve dinamik yanıt performansı sağlamak için.

Çekirdek Kontrol Mantığı: Kapalı Döngü Kontrol Mimarisi

Ölçüm ve kontrol sistemi, döner tablonun önemli bir parçasıdır ve ana fonksiyonları: sistemin servo kontrol stratejisini gerçekleştirmek, sistemin teknik performansını ve fonksiyonlarını tamamlamak ve sistemin normal ve güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlamak için özetlenebilir.

1. Prensip: Döner tablonun kontrolü hata kontrolü teorisi, yani komut değeri ve geri bildirim değeri arasındaki fark hatadır, kontrolün ideal amacı hatayı sıfırlaştırmaktır. Bu hata, PID algoritması, ileri besleme düzeltme algoritması, sürtünme dengeleme algoritması ve diğer işlemlerden sonra gerilim değerini üretir ve daha sonra endüstriyel genel D / A kartı aracılığıyla motor sürücüsünün giriş olarak gerilim değerini çıkarır, motor sürücüsünün motor kontrolünü gerçekleştirmek için motor sürücüsünün verildiği gerilim. Motor, döner çerçevesini döndürürürür, döner açı açı açı kodlayıcı tarafından toplanır, açı ölçüm modülü ve veri toplama kartı tarafından kontrol programına geri bildirim verilir, yani geri bildirim değeri, daha sonra komut değeri ile karşılaştırılır, böylece hata sıfır olana kadar döngü kontrolü.

Sistem, analog akım döngüsü ve dijital konum döngüsü kontrol döngüsünden oluşan bağımlı yapı kontrol modunu benimser. Motor sürücüsünün girişini D / A dönüştürme kartı ile kontrol eder ve motor sürücüsü motorun kontrolünü gerçekleştirmek için motorunu tahrik eder.İki aks sistemi, açı kodlayıcı aracılığıyla, açı ölçüm modülü ve veri toplama kartı aracılığıyla kontrol programına geri bildirir ve kontrol sistemi, PID kontrol algoritmasını ve gelişmiş sağlamlık kontrol algoritmasını kullanarak dönen tablosu kontrol eder, böylece sistemin konum halkasını oluşturur. Konum halkaları, sistemin ana geri bildirim halkalarıdır ve sistemin kontrol hassasiyeti ve dinamik gereksinimlerini garanti etmek için kullanılır. Sistemin akım döngüsü, sürücü içi tarafından gerçekleştirilir ve akım döngüsü, güç kaynağı voltajındaki dalgalanmalarının etkisini azaltmak ve güç dönüştürme devresi ve motor aşırı akımını önlemek için kontrol torkunun doğrusal derecesini artırmak için armatür akımının olumsuz geri bildirimini oluşturur.

2. Kontrol YazılımıRotary kontrol yazılımı üst katman (kapsamlı yönetim düzeyi) ve alt katman (doğrudan kontrol düzeyi) olarak ayrılır, üst ve alt katman paylaşım bellek yoluyla iletişim, bir bilgisayarda uygulanır, üst katman iki boyutlu rotary merkezi izleme, kapsamlı yönetim düzeyi, ana sistem gerçek zamanlı olmayan süreçler çevrimiçi kapsamlı yönetimi, performans test, güvenlik koruma ayarları ve izleme fonksiyonları gerçekleştirir. Yazılımın alt katmanı, bağımsız servo kontrol devrelerini oluşturmak için iki boyutlu döner kontrol sisteminin doğrudan kontrol aşamasıdır.

Merkez İzleme Sistemi (CMS, Merkez İzleme Sistemi), her kanalı servo sisteminin çalışma durumu kontrolü, veri algılaması ve izleme alarmı yönetimini gerçekleştirmek için doğrudan kontrol yazılımı ile arayüz aracılığıyla iletişim kuran özel bir donanım cihazıdır.İzleme sistemi, tüm cihaz için güvenlik ve mantıksal kontrol fonksiyonlarına sahiptir.

3. Servo kontrol programıKontrol sistemi iki bağımsız dijital servo kontrol kanalı vardır, sistem mikro bilgisayar kontrol sürücü - tork motor doğrudan tahrik çerçevesinin dijital servo kontrol sistemini benimsemektedir. Yüksek hassasiyetli geri bildirim bileşenleri ve dijital dönüştürme cihazı, sistemin hassasiyet ve performans gereksinimlerini karşılayabilecek dijital açı pozisyon geri bildirim döngüsünü oluşturur. Servo sisteminin ana kontrol bilgisayarı olarak endüstriyel kontrol makinesinin kullanımı, sistem performansının gerçekleştirilmesini sağlayabilir, aynı zamanda sistem kontrol stratejisini iyi uygulayabilir ve sistem performansının tam olarak garanti edilmesini sağlar.

Tüm denetleyici dört bileşenden oluşmaktadır: klasik PID denetleyicisi, sıfır noktası ön dengeleme tabanlı sıfır faz farkı ileri besleme denetleyicisi, uyarlamalı sürtünme dengeleyici ve parazit gözlemcileri tabanlı sağlam denetleyiciler.

Konum halkaları, ileri besleme kontrolü ve geri bildirim kontrolü ile birleştirilen bileşik kontrol yapısını kullanır ve avantajı, sistemin izleme performansının sistem kararlılığından ayrı olarak dikkate alınabilmesidir.İleri besleme kontrolü, sistem izleme performansını artırmak için kullanılır, sistem istikrarını etkilemezken, kapalı döngü kontrolü sistem istikrarını, dış müdahale ve parametreler değişikliğinin dayanıklılığını garanti etmek için kullanılır.

Konum kapalı döngü kontrolünde, parazit gözlemcisine dayalı sağlam bir kontrol yöntemi kullanılır ve parazit gözlemcisinin kısmen tork bozukluklarını bastırmak ve sistemi doğrusallaştırmak için kullanılır. Temel fikir, dış tork müdahale ve model parametrelerinin değişiminden kaynaklanan gerçek nesne ve nominal model çıkışının farkını kontrol girişine eşitlemektir, yani eşdeğer müdahaleyi gözlemler ve kontrolde eşit miktarda telafi, müdahalelerin bastırılmasını gerçekleştirmek ve kontrol sisteminin dayanıklılığını arttırmak için. Konum kapalı döngü tasarımı temel olarak sistem istikrarını ve konum statik hatasını dikkate alır, konum geri bildirimi miktarı için etkili mantıksal filtreleme önlemleri alır, hata kodları ve hata kodlarının etkisini ortadan kaldırır. Konum kapalı döngü denetleyicisi, kapalı döngü sisteminin sorunsuz çalışmasını garanti eden bileşik kontrolü kullanır, tepki aşılmaz, parametreleri farklı yüklere uyum sağlamak için uyarlanabilir şekilde ayarlanabilir ve kontrol sisteminin parametreler değişikliğine karşı dayanıklılığını arttırır.

(ii) Anahtar teknolojiler: yüksek hassasiyetli algılama ve hata telafi

Kapalı döngü kontrolünün hassasiyeti, yüksek hassasiyetli geri bildirim algılama ve etkili hata telafi, çift eksenli rotary hareket kontrolünün temel teknik desteğine dayanmaktadır:

1. Yüksek hassasiyetli açı pozisyonu / açı hızı algılaması: Yüksek hassasiyetli algılayıcı bileşenleri, döner çerçevesinin hareket durumunu gerçek zamanlı olarak toplar ve hata düzeltmesi için güvenilir bir dayanak sağlar. Yaygın olarak kullanılan algılayıcı bileşenleri arasında fotoelektrik kodlayıcılar, dönüştürücüler, yuvarlak indüktif senkronizátorlar ve benzeri bulunur. Bunlar arasında, yuvarlak indüktif senkronizör yüksek hassasiyet, yüksek stabilite ve güçlü parazit karşıtı özelliklere sahiptir ve yüksek hassasiyetli turnable için yaygın olarak kullanılır; Optoelektrik kodlayıcı hızlı yanıt hızı ve yüksek çözünürlük avantajına sahiptir ve yüksek dinamik performans gereksinimleri olan sahneye uygundur. Daha fazla algılama hassasiyetini artırmak için, genellikle çoklu okuma kafası bölünme teknolojisi kullanılır, çoklu okuma kafasının sinyal üstleme ve bölünme işlemesi ile algılama bileşenlerinin karakterizasyon hatası ve montaj hatası etkisini azaltır.

2. Hata Düzeltme Teknolojisi: Sistem hatası ve rotary platform hareketinde mevcut rastgele hatalar için, yazılım ve donanım birleşimi yoluyla telafi, kontrol doğruluğunu artırmak için anahtarıdır. Sistem hatası temel olarak mekanik aktarım hatası, çerçevenin geometrik hatası (örneğin iki eksen ortogonal hatası, eksen dizisinin radyal daire atışı ve uç daire atışı), motorun ölü alan hatası, vb; rastgele hatalar ağırlıklı olarak yük bozukluğu, sıcaklık sürüklenmesi, dış titreşim, vb. içerir. Temizleme stratejisi şunları içerir: Birincisi, lazer interferometre gibi yüksek hassasiyetli ölçüm ekipmanları ile sistem hatasını kalibre etmek için çevrimdışı kalibrasyon telafi, hata modelini oluşturmak, kontrol sürecinde hata dengeleme için gerçek zamanlı olarak model çağrısı; İkincisi, çevrimiçi uyarlama telafi, uyarlama kontrol algoritması ile yük bozulması, sıcaklık sürüklenmesi gibi rastgele hataları gerçek zamanlı olarak tanımlamak, kontrol parametrelerini dinamik olarak ayarlamak ve sistemin bozulma karşıtı yeteneğini geliştirmek.

II. Çift eksenli inertlik testi rotatifinin yapısal tasarım

Çift eksenli eylemsizlik test turnuvasının yapısal tasarımı, "yüksek hassasiyet, yüksek sertlik, düşük parazit ve hafifleştirme" temel gereksinimlerini karşılamalıdır ve mekanik yapının hareketi doğru bir şekilde iletebilmesini sağlamak ve kendi parazitinin test doğruluğu üzerindeki etkisini azaltmak için gereklidir. Yapısal çekirdeği, rotary table çerçevesinden, aks bileşenlerinden, aktarım mekanizmasından, destek yapısından ve koruyucu cihazlardan oluşur ve her bölümün tasarımı doğrudan rotary table'nin mekanik performansını ve test hassasiyetini belirler.

(a) Temel Yapı Kompozisyonları

1. Çerçeveler: Test parçasını taşımak ve açısal hareket gerçekleştirmek için çekirdek bileşen olarak, iç çerçeve (pitch axen çerçeve) ve dış çerçeve (orientation axen çerçeve) olarak ayrılır, iki çerçeve eksen bileşenleri ile ortogonal olarak bağlantılıdır.Çerçeve tasarımı sertlik ve hafiflik dengelemeli: yetersiz sertlik hareket sırasında deformeye neden olabilir ve duruş hassasiyetini etkileyebilir; aşırı ağırlık motor yükünü artırabilir ve dinamik tepki performansını azaltır. Genellikle çerçeve malzemesi olarak yüksek dayanıklılıklı alüminyum alaşımı kullanılır, sınırlı eleman analizi ile çerçeve yapısını optimize eder, kritik bölümlerde güçlendirme çemberleri ayarlanır, yapısal sertliği arttırırırken ağırlığı azaltır.

2. Eksen bileşeni: Dönme tablosunun yüksek hassasiyetli açısal hareketini garanti eden çekirdek bileşenleridir ve doğrudan eksenin döngü hassasiyeti ve istikrarını belirler. Aks bileşeni esas olarak ana aks, rulman, rulman koltuğu ve kilitleme mekanizmasından oluşur. Döndürme hassasiyetini arttırmak için, genellikle yüksek hassasiyetli yuvarlak rulmanları (örneğin, açı temasa toplu rulman, konik rulo rulmanları) veya statik basınçlı rulmanları (gaz statik basınçlı rulmanları, sıvı statik basınçlı rulmanları) kullanılır: yuvarlak rulman basit yapı, düşük maliyet ve hızlı yanıt avantajlarına sahiptir ve orta ve yüksek hassasiyetli rotary table için uygundur; statik basınçlı rulmanlar yüksek basınçlı gaz veya sıvı tarafından yağ film / gaz filmini destekler, sürtünme, küçük aşınma, yüksek hassasiyetli rotary table için uygundur. Eksenin montajı sırasında, rolu ön germe kuvvetini sıkı bir şekilde kontrol etmek, ana şaşin radyal dairesel atışını ve uç yüzeyi dairesel atışını azaltmak ve aynı zamanda sıcaklık dengeleme tasarımı ile sıcaklık değişikliğinin eksenin doğruluğu üzerindeki etkisini azaltmak gerekir.

3. İletme mekanizması: Motorun hareketini rotary table çerçevesine iletmekten sorumludur ve iletim hassasiyeti doğrudan rotary table hareket kontrolünün hassasiyetini etkiler. Genel olarak kullanılan iletim yöntemleri doğrudan sürücü ve dolaylı sürücü içerir: Doğrudan sürücü (DD sürücü), motor rotorunu doğrudan rotör çerçevesine bağlamaktır, orta iletim bağlantısını iptal eder, yüksek hassasiyet, hızlı yanıt, iletim boşluğu yoktur, yüksek hassasiyetli rotörün tercih edilen iletim yöntemidir; dolaylı sürücü, dişli, senkronizasyon bandı, vidalı ve diğer iletim elemanları aracılığıyla hareket iletir, daha büyük bir yük için uygundur, ancak hassas işleme ve montaj iletim boşluğu kontrol etmek ve iletim hatasını azaltmak için gereklidir.

4. Destek Yapısı ve Koruma AyarlarıDestek yapısı, dönen tablonun her bileşenini sabitlemek için taban ve destek içerir, dönen tablonun hareketine dış titreşimlerin etkisini önlemek için yeterli sertlik ve istikrarı olmalıdır. Genellikle taban malzemesi olarak dökme demir veya granit kullanılır, granit iyi bir sismik dayanıklılık ve stabilite sahiptir, titreşimleri etkili bir şekilde emir ve rotasyonun statik hassasiyetini artırabilir. Koruyucu aygıt esas olarak, toz, su buharı vb. aks ve aktarım mekanizmasına girmesini önlemek ve aynı zamanda test sırasında güvenlik kazalarından kaçınmak için, genellikle mühür kapakları ve güvenlik ızgaraları gibi koruyucu bileşenleri kullanır.

(b) Yapı Tasarımının Temel Noktası

1. İki eksenli ortogonal tasarım: İki eksen ortogonal hatası, iki eksenli bağlantı hassasiyetini etkileyen kritik geometrik hatadır ve hassas tasarım ve montaj ile garanti edilmelidir. Yapı tasarım aşamasında, üç boyutlu modelleme yoluyla iki eksenin merkez çizgisinin tam ortogonal olmasını sağlamak için aks bileşenlerinin montaj konumu optimize edilir; Montaj sırasında, gerçek zamanlı ölçüm için lazer interferometri kullanılır ve rulman koltuğunun montaj hassasiyetini ayarlayarak ortogonal hataları birkaç saniyede kontrol edilir.

2. Hafiflik ve dinamik denge tasarım: Rotary table çerçevesinin ve yükün ağırlık dağılımının eşitsizliği, hareket sırasında santrifüsi kuvvet üretmesine neden olabilir, titreşimleri tetikler ve dinamik hassasiyeti etkileyebilir. Bu nedenle, döner çerçevesinin hafif bir tasarıma yapılması ve aynı zamanda dinamik denge testleri ve düzeltmeleri ile eksantrik kütleyi ortadan kaldırması gerekir. Dinamik denge düzeltmesi genellikle ağırlıklandırma veya ağırlık kaldırma yöntemini kullanır, döner tablonun dengesiz miktarını çok küçük bir aralıkta kontrol eder ve döner tablonun yüksek hızlı dönerken istikrarını sağlar.

3. Gelenme Eğitme TasarımıRotary table'nin mekanik müdahaleleri (örneğin, rulman sürtünmesi, aktarım boşluğu) ve dış müdahaleler (örneğin, titreşim, sıcaklık değişimleri) test doğruluğunu ciddi şekilde etkileyebilir ve yapı tasarımıyla bastırılmalıdır. Birincisi, dış titreşimleri emmek için taban ve zemin arasında titreşim yalıtım yastığı veya titreşim yalıtım platformu kurmak için titreşim yalıtım tasarımını benimsemektir; İkincisi, sıcaklık kontrol tasarımı, rotary table içinde ısıtma / soğutma cihazı ve sıcaklık sensörü, rotary table çalışma sıcaklığını gerçek zamanlı olarak kontrol etmek, sıcaklık değişikliğinin ekseni hassaslığı ve malzeme performansının etkisini azaltmak; Üçüncüsü, kablo ve boru tasarımını optimize etmek, kablo ve boru hareketi sırasında çekim ve sürtünmeyi önlemek ve bozulma torkunu azaltmak.

4. Test Parçaları Montajı ve Arabirim Tasarımı: Test parçalarının montaj hassasiyeti doğrudan test sonuçlarının güvenilirliğini etkiler, yüksek hassasiyetli montaj arayüzü ve konumlandırma referansları tasarlanmalıdır. Genellikle, test parçasının montaj merkezi ile döner merkezi örtüşmesini sağlamak için konumlandırma pinleri, uç yüzü flanşları ve diğer konumlandırma yöntemleri kullanılır; Aynı zamanda, test parçasının harici test sistemine bağlanmasını kolaylaştırmak için gerekli sinyal arayüzü ve güç arayüzü ayrılır ve arayüz tasarımı döner hareket aralığı ve hassasiyetini etkilememektir.

III. SÖZLER

Çift eksenli eylemsizlik test turnuvasının hareket kontrol prensibi ve yapı tasarımı organik bir bütündür, hareket kontrolünün yüksek hassasiyet gereksinimleri yapı tasarımının yüksek sertliğine ve düşük müdahaleye bağlıdır ve yapı tasarımının optimize edilmesi hareket kontrol algoritmasının uygulanması için iyi bir temel sağlar. Ineratif navigasyon teknolojisi yüksek hassasiyet, miniaturizasyon yönünde geliştikçe, çift eksenli ineratif test turnabo performans gereksinimleri de sürekli olarak artırılır, gelecekte gelişmiş kontrol algoritmaları (örneğin akıllı kontrol, sağlam kontrol) ve yüksek hassasiyetli yapı tasarım teknolojileri (örneğin katkısal üretim, hassas montaj) ile entegre edilmesi, sürekli olarak turnabo test hassasiyeti, dinamik yanıt performansı ve güvenilirliğini geliştirmek ve ineratif teknolojinin gelişimi için güçlü destek sağlamak gerekir.