Một bài kiểm tra quán tính hai trụcbàn là một thiết bị cốt lõi để kiểm tra hiệu suất của hệ thống dẫn đường quán tính và hệ thống điều khiển thái độ. Bằng cách mô phỏng chuyển động góc của một tàu sân bay trong không gian hai chiều, nó cung cấp các tham chiếu thái độ chính xác và kích thích chuyển động cho các thiết bị quán tính (chẳng hạn như con quay hồi chuyển và gia tốc kế) và hệ thốngquán tính. Hiệu suất kỹ thuật củaxác định trực tiếp độ chính xác và độ tin cậy của việc kiểm tra quán tính,và nócốt lõi dựa trên các nguyên tắc điều khiển chuyển động có độ chính xác cao và thiết kế kết cấu có độ cứng cao, ít nhiễu. Bài viết nàysẽđi sâu vào logic cốt lõi của việc điều khiển chuyển động, các công nghệ chính, các thành phần cốt lõi của thiết kế kết cấu và các cân nhắc thiết kế, tiết lộ cơ chế nội tại mà nó đạt được sự mô phỏng chuyển động góc có độ chính xác cao.I. Nguyên tắc điều khiển chuyển động của bài kiểm tra quán tính hai trục

Tốc độ TbànMục tiêu cốt lõi của việc điều khiển chuyển động cho bài kiểm tra quán tính hai trục

tốc độis) để đáp ứng các yêu cầu mô phỏng thái độ trong các tình huống thử nghiệm khác nhau, chẳng hạn như quay tốc độ không đổi, định vị vị trí góc vàis) để đáp ứng các yêu cầu mô phỏng thái độ trong các tình huống thử nghiệm khác nhau, chẳng hạn như quay tốc độ không đổi, định vị vị trí góc vàdao độnghình sin. Nguyên tắc điều khiển của nó dựa trên một hệ thống điều khiển vòng kín của "tạo lệnh - phản hồi tín hiệu - hiệu chỉnh lỗi", tích hợp các công nghệ chính như tính toán động học, truyền động servo và phát hiện có độ chính xác cao để đảm bảo độ chính xác của chuyển động góc đầu ra và hiệu suất đáp ứng động.(I) Logic điều khiển cốt lõi: Cấu trúc điều khiển vòng kín

Hệ thống đo lường và điều khiển là một thành phần quan trọng củabàn tốc độ

. Các chức năng chính của nó có thể được tóm tắt như sau: thực hiện chiến lược điều khiển servo của hệ thống, đáp ứng hiệu suất và chức năng kỹ thuật của hệ thống và đảm bảo hoạt động bình thường, an toàn và đáng tin cậy của hệ thống.1. : Việc điều khiểnbàn tốc độ 

khung bàn tốc độkhung bàn tốc độhai chiều, chủ yếu thực hiện việc quản lý tích hợp trực tuyến các quy trình không theo thời gian thực, kiểm tra hiệu suất, cài đặt bảo vệ an toàn và các chức năng giám sát. Lớp dưới của phần mềm là cấp điều khiển trực tiếp của hệ thống điều khiển2. : Phần mềm điều khiển

bàn tốc độ

, cùng với việc kiểm tra và hiệu chỉnh cân bằng động để loại bỏ khối lượng lệch tâm. Hiệu chỉnh cân bằng động thường liên quan đến việc thêm hoặc loại bỏ trọng lượng để kiểm soát sự mất cân bằng củabàn tốc độhai chiều, chủ yếu thực hiện việc quản lý tích hợp trực tuyến các quy trình không theo thời gian thực, kiểm tra hiệu suất, cài đặt bảo vệ an toàn và các chức năng giám sát. Lớp dưới của phần mềm là cấp điều khiển trực tiếp của hệ thống điều khiểnhai chiều, được sử dụng để tạo thành các vòng điều khiển servo độc lập khác nhau.3. : Hệ thống điều khiển có hai kênh điều khiển servo kỹ thuật số độc lập và áp dụng hệ thống điều khiển servo kỹ thuật số với khung truyền động trực tiếp động cơ mô-men xoắn do máy tính điều khiển. Một vòng lặp phản hồi vị trí góc kỹ thuật số, bao gồm các phần tử phản hồi có độ chính xác cao và bộ chuyển đổi kỹ thuật số, đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác và hiệu suất của hệ thống. Việc sử dụng máy tính điều khiển công nghiệp làm máy tính điều khiển chính cho hệ thống servo đảm bảo việc thực hiện hiệu suất hệ thống và

thực hiện hiệu quả

để kiểm soát nhiệt độ hoạt động củaToàn bộ bộ điều khiển bao gồm bốn thành phần: bộ điều khiển PID cổ điển, bộ điều khiển tiền phương không sai lệch pha dựa trên bù trước điểm không, bộ bù ma sát thích ứng và bộ điều khiển mạnh mẽ dựa trên bộ quan sát nhiễu.Vòng lặp vị trí sử dụng cấu trúc điều khiển tổng hợp, kết hợp điều khiển tiền phương và phản hồi. Ưu điểm của nó nằm ở việc tách biệt hiệu suất theo dõi của hệ thống với độ ổn định của nó. Điều khiển tiền phương cải thiện hiệu suất theo dõi mà không ảnh hưởng đến độ ổn định, trong khi điều khiển vòng kín đảm bảo độ ổn định và khả năng chống nhiễu bên ngoài và các biến thể thông số của hệ thống. Trong điều khiển vòng kín vị trí, một phương pháp điều khiển mạnh mẽ dựa trên bộ quan sát nhiễu được sử dụng. Bộ quan sát nhiễu được sử dụng để triệt tiêu nhiễu mô-men xoắn và tuyến tính hóa hệ thống. Ý tưởng cơ bản là quy các khác biệt giữa đối tượng thực tế và đầu ra mô hình danh nghĩa do nhiễu mô-men xoắn bên ngoài và các thay đổi trong các thông số mô hình thành đầu vào điều khiển, tức là để quan sát nhiễu tương đương và đưa ra một bù tương đương trong điều khiển để triệt tiêu nhiễu và tăng cường khả năng chống nhiễu của hệ thống điều khiển. Việc thiết kế vòng kín vị trí chủ yếu xem xét độ ổn định của hệ thống và sai số vị trí tĩnh, sử dụng các biện pháp lọc logic hiệu quả cho phản hồi vị trí để loại bỏ ảnh hưởng của lỗi bit và giải thích sai. Bộ điều khiển vòng kín vị trí sử dụng điều khiển tổng hợp để đảm bảo hoạt động trơn tru của hệ thống vòng kín mà không bị vượt quá. Các thông số của nó có thể được điều chỉnh thích ứng để thích ứng với các tải khác nhau, tăng cường khả năng chống nhiễu của hệ thống điều khiển đối với các thay đổi thông số.

(II) Các công nghệ chính: Phát hiện độ chính xác cao và bù lỗi

Độ chính xác của điều khiển vòng kín phụ thuộc vào việc phát hiện phản hồi có độ chính xác cao và bù lỗi hiệu quả, đây là những hỗ trợ công nghệ cốt lõi cho việc điều khiển chuyển động của

bàn tốc độ

hai trục.

1. Phát hiện vị trí góc/vận tốc góc có độ chính xác cao: Các phần tử phát hiện có độ chính xác cao được sử dụng để thu nhận trạng thái chuyển động của

khung bàn tốc độtrong thời gian thực, cung cấp cơ sở đáng tin cậy để hiệu chỉnh lỗi. Các phần tử phát hiện thường được sử dụng bao gồm bộ mã hóa quang điện, máy biến áp quay và bộ đồng bộ cảm ứng hình tròn. Trong số đó, bộ đồng bộ cảm ứng hình tròn được sử dụng rộng rãi trongbàn tốc độ2. : Công nghệ này, kết hợp phần mềm và phần cứng, bù đắp cho các lỗi hệ thống và ngẫu nhiên hiện có trong quá trình

, cùng với việc kiểm tra và hiệu chỉnh cân bằng động để loại bỏ khối lượng lệch tâm. Hiệu chỉnh cân bằng động thường liên quan đến việc thêm hoặc loại bỏ trọng lượng để kiểm soát sự mất cân bằng củadi chuyển và rất quan trọng để cải thiện độ chính xác điều khiển. Các lỗi hệ thống chủ yếu bao gồm lỗi truyền cơ học, lỗi hình học khung (chẳng hạn như lỗi trực giao giữa hai trục, độ lệch tâm hướng tâm và hướng trục của hệ thống trục) và lỗi vùng chết của động cơ. Các lỗi ngẫu nhiên chủ yếu bao gồm nhiễu tải, trôi nhiệt độ và rung bên ngoài. Các chiến lược bù bao gồm: trước tiên, bù hiệu chuẩn ngoại tuyến, sử dụng thiết bị đo có độ chính xác cao như giao thoa kế laser để hiệu chuẩn các lỗi hệ thống, thiết lập một mô hình lỗi và gọi mô hình trong thời gian thực trong quá trình điều khiển để hủy bỏ lỗi; thứ hai, bù thích ứng trực tuyến, sử dụng các thuật toán điều khiển thích ứng để xác định các lỗi ngẫu nhiên như nhiễu tải và trôi nhiệt độ trong thời gian thực, điều chỉnh động các thông số điều khiển và cải thiện khả năng chống nhiễu của hệ thống.II. Thiết kế kết cấu của bài kiểm tra quán tính hai trụcBàn

Thiết kế kết cấu củabàn tốc độkiểm tra quán tính hai trục phải đáp ứng các yêu cầu cốt lõi về "độ chính xác cao, độ cứng cao, ít nhiễu và trọng lượng nhẹ." Nó phải đảm bảo rằng kết cấu cơ học có thể truyền chuyển động một cách chính xác đồng thời giảm thiểu tác động của nhiễu của chính nó đến độ chính xác thử nghiệm. Cấu trúc cốt lõi của nó bao gồm

khung bàn tốc độ, cụm hệ thống trục, cơ chế truyền động, kết cấu hỗ trợ và thiết bị bảo vệ. Thiết kế của từng bộ phận xác định trực tiếp hiệu suất cơ học và độ chính xác thử nghiệm củabàn tốc độ.1. bàn

: Là thành phần cốt lõi để hỗ trợ mẫu thử nghiệm và thực hiện chuyển động góc, nó bao gồm một khung bên trong (khung trục pitch) và một khung bên ngoài (khung trục phương vị), được kết nối trực giao bằng một cụm hệ thống trục. Thiết kế khung phải cân bằng độ cứng và trọng lượng nhẹ: độ cứng không đủ sẽ gây ra biến dạng trong quá trình chuyển động, ảnh hưởng đến độ chính xác thái độ; trọng lượng quá lớn sẽ làm tăng tải động cơ và giảm hiệu suất đáp ứng động. Hợp kim nhôm cường độ cao thường được sử dụng làm vật liệu khung. Phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng để tối ưu hóa kết cấu khung và các gân gia cường được thêm vào các khu vực chính để cải thiện độ cứng kết cấu đồng thời giảm trọng lượng.

khung bàn tốc độCụm hệ thống trục: Đây là thành phần cốt lõi đảm bảo chuyển động góc có độ chính xác cao của rate

, cùng với việc kiểm tra và hiệu chỉnh cân bằng động để loại bỏ khối lượng lệch tâm. Hiệu chỉnh cân bằng động thường liên quan đến việc thêm hoặc loại bỏ trọng lượng để kiểm soát sự mất cân bằng củabàn tốc độcó độ chính xác từ trung bình đến cao. Ổ thủy tĩnh hỗ trợ trục chính thông qua một màng dầu/khí được tạo thành từ khí hoặc chất lỏng áp suất cao, có đặc điểm là hoạt động không ma sát, ít hao mòn và độ chính xác quay cao, khiến chúng phù hợp với ratebàn có độ chính xác cực cao. Trong quá trình lắp ráp hệ thống trục, độ căng trước của ổ đỡ phải được kiểm soát chặt chẽ để giảm độ lệch tâm hướng tâm và hướng trục của trục chính. Đồng thời, thiết kế bù nhiệt độ được sử dụng để giảm tác động của những thay đổi nhiệt độ đến độ chính xác của hệ thống trục.Cơ chế truyền động: Chịu trách nhiệm truyền chuyển động của động cơ đếnkhung bàn tốc độ

để kiểm soát nhiệt độ hoạt động củabàn tốc độ. Các phương pháp truyền động phổ biến bao gồm truyền động trực tiếp và truyền động gián tiếp: Truyền động trực tiếp (truyền động DD) kết nối rôto động cơ trực tiếp vớikhung bàn tốc độbàn tốc độ4. : Kết cấu hỗ trợ, bao gồm đế và giá đỡ, được sử dụng để cố định các thành phần khác nhau của. Nó phải có đủ độ cứng và độ ổn định để ngăn chặn rung động bên ngoài ảnh hưởng đến chuyển động của

III. Kết luận. Gang hoặc đá granit thường được sử dụng làm vật liệu đế. Đá granit có khả năng chống sốc và ổn định tốt, hấp thụ hiệu quả các rung động và cải thiện độ chính xác tĩnh củabàn tốc độbàn tốc độlưới(II) Các điểm chính của thiết kế kết cấuThiết kế trực giao hai trục : Lỗi trực giao giữa hai trục là một lỗi hình học chính ảnh hưởng đến độ chính xác của liên kết hai trục và phải được đảm bảo thông qua thiết kế và lắp ráp chính xác. Trong giai đoạn thiết kế kết cấu, vị trí lắp đặt của các thành phần hệ thống trục được tối ưu hóa thông qua mô hình 3D để đảm bảo rằng các đường tâm của hai trục là trực giao nghiêm ngặt. Trong quá trình lắp ráp, một giao thoa kế laser được sử dụng để đo thời gian thực và lỗi trực giao được kiểm soát trong vòng vài giây bằng cách điều chỉnh độ chính xác lắp đặt của vỏ ổ đỡ.2. Thiết kế cân bằng động và nhẹ

: Phân bố trọng lượng không đều giữa

khung bàn tốc độvà tải có thể tạo ra lực ly tâm trong quá trình chuyển động, gây ra rung động và ảnh hưởng đến độ chính xác động. Do đó, cần có thiết kế nhẹ chokhung bàn tốc độ

, cùng với việc kiểm tra và hiệu chỉnh cân bằng động để loại bỏ khối lượng lệch tâm. Hiệu chỉnh cân bằng động thường liên quan đến việc thêm hoặc loại bỏ trọng lượng để kiểm soát sự mất cân bằng củabàn tốc độtrong một phạm vi tối thiểu, đảm bảo độ ổn định trong quá trình quay tốc độ cao.Thiết kế triệt tiêu nhiễubàn tốc độbàn tốc độ

để kiểm soát nhiệt độ hoạt động củabàn tốc độtrong thời gian thực, giảm tác động của những thay đổi nhiệt độ đến độ chính xác trục và tính chất vật liệu. Thứ ba, thiết kế hệ thống dây điện và ống dẫn được tối ưu hóa để tránh căng thẳng và ma sát giữa cáp và ống dẫn trong quá trìnhdi chuyển, giảm mô-men xoắn nhiễu.Lắp đặt mẫu thử nghiệm và thiết kế giao diệnbàn tốc độbàn tốc độ.

III. Kết luậnNguyên tắc điều khiển chuyển động và thiết kế kết cấu của bài kiểm tra quán tính hai trụctốc độtốc độ tốc độ

bàn, cung cấp sự hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển của công nghệ quán tính.