Trong các lĩnh vực thiết bị cao cấp như hàng không vũ trụ, điều hướng quán tính và điều khiển robot, hiệu suất của các thiết bị quán tính (giyroscope, máy tăng tốc, v.v.)) trực tiếp xác định độ chính xác kiểm soát vị trí và độ tin cậy điều hướng của tàu sân bay. Bàn quay thử nghiệm quán tính ba trục, như một thiết bị thử nghiệm cốt lõi có chức năng cốt lõi để tái tạo chính xác thái độvàchuyển động góc của một vật thể trong không gian ba chiều trong môi trường phòng thí nghiệm, cung cấp kích thích chuyển động có thể điều khiển và lặp lại cho hiệu chuẩn, thử nghiệm,và xác minh các thiết bị quán tínhKhông giống như bàn xoay trục đơn hoặc hai trục, bàn xoay ba trục đạt được mô phỏng thái độ toàn không gian thông qua ba trục xoay thẳng đứng lẫn nhau.Nguyên tắc mô phỏng chuyển động của nó tích hợp nhiều ngành như thiết kế cơ khí, động học và kỹ thuật điều khiển, làm cho nó trở thành một liên kết quan trọng không thể thiếu trong chuỗi R & D thiết bị cao cấp.
Bài viết này sẽ bắt đầu từ định nghĩa cốt lõi và phân tích có hệ thống logic cơ bản,lộ trình thực hiện và các công nghệ chính của mô phỏng chuyển động ba độ tự do của bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục.
I. Khái niệm cốt lõi: Mối quan hệ thiết yếu giữa bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục và chuyển động ba độ tự do
Để hiểu nguyên tắc mô phỏng chuyển động của nó, trước tiên cần phải làm rõ ý nghĩa của hai khái niệm cốt lõi:bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục và chuyển động xoay ba độ tự do.
Một bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục là một thiết bị máy tính chính xác cao. Các thành phần cốt lõi của nó bao gồm khung cơ học, hệ thống điều khiển, hệ thống phản hồi đo lường và hệ thống điều khiển.Mục tiêu thiết kế cốt lõi của nó là cung cấp cho các thiết bị quán tính dưới thử nghiệm (chẳng hạn như một đơn vị đo quán tính, IMU) được gắn trên bàn xoay với chuyển động góc chính xác xung quanh ba độ tự do độc lập thông qua ba trục quay thẳng đứng, mô phỏng sự thay đổi thái độ của một tàu sân bay (máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máyvệ tinh, robot, v.v.) trong các kịch bản thực tế, chẳng hạn như độ cao, cúi và cuộn của máy bay và điều chỉnh thái độ quỹ đạo của vệ tinh.
Từ góc độ động học, sự thay đổi thái độ của bất kỳ vật cứng nào trong không gian có thể được mô tả đầy đủ bằng ba độ tự do quay độc lập.Ba độ tự do này tương ứng với ba trục quay thẳng đứng lẫn nhau, và ba trục giao nhau ở một điểm duy nhất (trung tâm của bàn xoay / trung tâm thử nghiệm).Điều này đảm bảo rằng trung tâm nhạy cảm của thiết bị được thử nghiệm luôn trùng với trung tâm của bàn xoay, tránh ảnh hưởng của sự dịch chuyển bổ sung đối với độ chính xác thử nghiệm.xung quanhtrục dọc, chuyển động pitch (đường độ pitch)xung quanhtrục ngang, và chuyển động cuộn (đường cuộn)xung quanhmột trục song song với bàn xoay. chuyển động phối hợp của ba người này có thể tái tạo bất kỳ thái độ nào trong không gian, đó là cơ sở lý thuyết cho mô phỏng chuyển động bàn xoay ba trục.
Không giống như bàn xoay trục đơn, chỉ có thể mô phỏng xoay trong một hướng, và bàn xoay hai trục, không thể đạt được sự bao phủ hoàn toàn, bàn xoay ba trục,thông qua điều khiển phối hợp của ba mức độ tự do, phá vỡ các giới hạn kích thước của mô phỏng chuyển động và có thể tái tạo thực tế thái độ năng động của người mang trong điều kiện làm việc phức tạp,đáp ứng nhu cầu thử nghiệm hoàn toàn các thiết bị quán tính chính xác cao.
II. Cơ bản cơ khí: Lý thuyết thiết kế của các chất mang cấu trúc với ba độ tự do
Mô phỏng chuyển động ba độ tự do trên một bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục dựa chủ yếu vào cấu trúc khung cơ học chính xác.Lõi của nó bao gồm ba cặp hình tròn xoay (hình bên ngoài, khung giữa và khung bên trong), mỗi khung tương ứng với một mức độ tự do.bao gồm dọc (U-O-Loại O,T-U-Tloại, vv) và ngangCác cấu trúc dọc, do độ ổn định cao và khả năng chịu tải vượt trội của chúng, được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản thử nghiệm chính xác cao trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.Thiết kế cấu trúc của chúng theo ba nguyên tắc chính :sự thẳng đứng, đồng tâm, và cứng.
2.1 Phân chia chức năng của ba khung chính (lấy cấu trúc dọc làm ví dụ)
Thiết kế tổ hợp phân cấp của ba khung đảm bảo sự độc lập và phối hợp của mỗi mức độ tự do di chuyển, với sự phân chia công việc cụ thể như sau:
1. Khung bên ngoài (Azimuth / Yaw Axis): phục vụ như là nền tảng của toàn bộ bàn xoay, nó được lắp đặt thẳng đứng với mặt phẳng ngang. trục quay của nó là dọc,chịu trách nhiệm lái khung giữa, khung bên trong và thiết bị được thử nghiệm để quay cùng nhau xung quanh trục dọc,mô phỏng chuyển động nghiêng của tàu sân bay trong mặt phẳng ngang (chẳng hạn như điều chỉnh hướng của tàu hoặc quay ngang của máy bay). khung bên ngoài cần phải có độ cứng và ổn định cao để chịu được trọng lượng và tải trọng của toàn bộ bàn xoay;độ chính xác quay của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của mô phỏng thái độ tổng thể.
2. Khung giữa (Trục Pitch): Nằm bên trong khung bên ngoài, trục quay của nó ngang và thẳng đứng với trục khung bên ngoài.Nó chịu trách nhiệm điều khiển khung bên trong và thiết bị đang được thử nghiệm để xoay xung quanh trục ngang, mô phỏng chuyển động độ cao của tàu sân bay (chẳng hạn như độ cao của máy bay hoặc điều chỉnh thái độ độ của vệ tinh).Thiết kế của khung giữa cần phải cân bằng độ cứng và trọng lượng nhẹ để tránh trọng lượng quá mức sẽ làm tăng tải trọng trên khung bên ngoàiĐồng thời, nó phải đảm bảo độ chính xác của sự thẳng đứng với khung bên ngoài và bên trong để giảm các lỗi thái độ gây ra bởi các độ lệch trục.
3. khung bên trong (Trục cuộn): Nằm bên trong khung giữa, trục quay của nó là thẳng đứng với trục khung giữa vàthẳng đứng với bề mặt bànNó trực tiếp thúc đẩy bề mặt bàn và thiết bị được thử nghiệm (DUT) quay xung quanh trục,mô phỏng chuyển động lăn của máy bay (chẳng hạn như lăn của máy bay hoặc điều chỉnh tư thế của robot)Khung bên trong là phần được kết nối trực tiếp với DUT, và độ chính xác quay và tốc độ phản ứng động có tác động trực tiếp nhất đến kết quả thử nghiệm.Các vòng bi chính xác cao và vật liệu nhẹ thường được sử dụng để đảm bảo chuyển động trơn tru và chính xác.
2.2 Yêu cầu thiết kế cấu trúc chính
Để đạt được mô phỏng chuyển động 3 độ tự do chính xác cao, cấu trúc cơ khí phải đáp ứng ba yêu cầu cốt lõi:nơi ba trục quay phải thẳng đứng chặt chẽ với nhau, với lỗi góc thường được kiểm soát ở mức giây cung để tránh các lỗi tính toán vị trí do độ lệch trục; thứ hai, đồng tâm,nơi các trung tâm quay của ba trục phải hội tụ ở cùng một điểm (trung tâm thử nghiệm), với độ lệch được kiểm soát trong vòng 0,5 mm, đảm bảo rằng trung tâm nhạy cảm của thiết bị đang được thử nghiệm luôn ở trung tâm chuyển động và loại bỏ ảnh hưởng của lực ly tâm bổ sung;và thứ ba, độ cứng cao và rung động thấp, khi khung được làm bằng vật liệu cứng cao (như hợp kim nhôm và hợp kim thép),kết hợp với vòng bi chính xác và cấu trúc giảm rung để giảm rung trong chuyển động tốc độ cao hoặc hoạt động lâu dài, tránh nhiễu nhiễu rung với độ chính xác đo của các thiết bị quán tính.
III. Nguyên tắc cốt lõi: Mô hình toán học và tính toán thái độ của chuyển động ba độ tự do
Mô phỏng chuyển động ba độ tự do trên một bàn xoay ba trục về cơ bản sao chép thái độ không gian của một người mang bằng cách kiểm soát các góc quay, vận tốc góc,và gia tốc góc của ba trục để đạt được chuyển động phối hợp theo luật toán học cụ thểCơ sở lý thuyết cốt lõi của nó là nguyên tắc góc Euler và biến đổi ma trận thái độ.một sự tương ứng được thiết lập giữa thái độ không gian và các tham số xoay của ba trục, cho phép kiểm soát chính xác và mô phỏng thái độ.
3.1 góc Euler và mô tả thái độ 3 DOF
Thái độ của bất kỳ vật cứng nào trong không gian có thể được mô tả hoàn toàn bằng ba góc Euler (kwê yaw ψ, góc pitch θ và góc roll φ).Ba góc này tương ứng với các góc quay của ba trục của bàn xoay, và trình tự quay của chúng (ví dụ, yaw-pitch-roll) xác định trạng thái thái cuối cùng."trònkhóa"vấn đề (khi góc độ cao là ± 90 °, góc quay và góc lăn trở nên kết hợp).Các phương pháp quaternion thường được sử dụng để tính toán thái độ để tránh mất thái độ dotrònkhóa và đảm bảo tính liên tục và chính xác của mô phỏng thái độ toàn không gian.
Cụ thể, thái độ mục tiêu của thiết bị đang được thử nghiệm có thể được thể hiện bằng góc Euler hoặc quaternions.điều khiển khung bên ngoàiCuối cùng, thông qua các chuyển động phối hợp của ba trục, thiết bị được thử nghiệm được điều chỉnh theo thái độ mục tiêu.khi mô phỏng thái độ lặn của máy bay, khung giữa (trục độ cao) xoay theo chiều kim đồng hồ (cách độ cao giảm), trong khi khung bên trong (trục cuộn) được điều chỉnh chi tiết theo các yêu cầu về tư thế,và khung bên ngoài (đường chi) vẫn cố địnhBa người làm việc cùng nhau để đạt được mô phỏng chính xác về thái độ lặn.
3.2 Ma trận thái độ và điều khiển kết nối chuyển động
Để đạt được sự điều khiển phối hợp của ba độ tự do,một mối quan hệ lập bản đồ giữa vị trí mục tiêu và các tham số xoay của mỗi trục cần phải được thiết lập thông qua ma trận vị trí. Ma trận thái độ là một ma trận thẳng đứng 3 × 3 mà các yếu tố được tạo thành từ các hàm tam giác của ba góc Euler,có khả năng mô tả quá trình chuyển đổi xoay của một vật cứng từ vị trí ban đầu đến vị trí mục tiêuThông qua biến đổi ngược của ma trận vị trí, vị trí mục tiêu có thể được phân hủy thành các góc quay dọc theo ba trục, cung cấp các lệnh điều khiển chính xác cho hệ thống truyền động.
Bởi vì ba khung được lồng lên một cách phân cấp, việc quay một trục có thể gây ra những thay đổi trong vị trí không gian của các trục khác, tạo ra sự ghép nối chuyển động (ví dụ: khi khung giữa quay,hướng trục quay của khung bên trong thay đổi với thái độ của khung giữa)Do đó, trong quá trình điều khiển chuyển động, các thuật toán tách cần thiết để loại bỏ hiệu ứng nối và đảm bảo rằng chuyển động của mỗi trục là độc lập và chính xác.Các phương pháp tách nối phổ biến bao gồm tách nối tiếp và tách nối phản hồi, cải thiện độ chính xác mô phỏng thái độ và tốc độ phản ứng động bằng cách bù đắp cho các lỗi nối trong thời gian thực.
IV. Con đường thực hiện: Động và kiểm soát vòng lặp đóng của ba độ tự do chuyển động
Các cấu trúc cơ học phục vụ như những người mang theo mô phỏng chuyển động, mô hình toán học cung cấp nền tảng lý thuyết,và hoạt động phối hợp của hệ thống truyền động và hệ thống điều khiển là con đường cốt lõi để đạt được mô phỏng chuyển động chính xác ba độ tự do. Ba trụcquay lạibảng đảm bảo độ chính xác và ổn định của mô phỏng chuyển động thông qua kiểm soát vòng kín của "đưa vào lệnh - thực hiện ổ đĩa - phản hồi đo - điều chỉnh lỗi." Các thành phần cốt lõi của nó bao gồm hệ thống ổ đĩa, hệ thống phản hồi đo lường và hệ thống điều khiển.
4.1 Hệ thống truyền động: Nguồn năng lượng cho chuyển động ba độ tự do
Chức năng cốt lõi của hệ thống truyền động là cung cấp mô-men xoắn chính xác cho ba trục theo hướng dẫn của hệ thống điều khiển, do đó đạt được điều khiển góc chính xác,vận tốc góc, và gia tốc góc. Hiện nay, các phương pháp truyền thống được chia thành động cơ điện và động cơ lai điện thủy lực.Động cơ mô-men xoắn đồng thời được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống vị trí và servo và là các thiết bị điều khiển lý tưởng cho các hệ thống servo chính xác cao.Chúng có các đặc điểm của tốc độ thấp, mô-men xoắn cao, khả năng quá tải mạnh, phản ứng nhanh, tuyến tính tốt, và biến động mô-men xoắn nhỏ.loại bỏ sự cần thiết của các bánh răng giảm, do đó cải thiện độ chính xác hoạt động của hệ thống.như thử nghiệm các hệ thống quán tính cho máy bay lớn.
Động cơ mô-men xoắn đồng thời, như đơn vị truyền động cốt lõi, phải có khả năng điều khiển tốc độ và vị trí chính xác cao.nó chuyển đổi quay tốc độ cao của động cơ thành tốc độ thấp, xoay chính xác cao của khung, đồng thời cung cấp mô-men xoắn đủ để vượt qua inertia khung và kháng tải.đảm bảo rằng chuyển động của ba độ tự do có thể được kiểm soát độc lập và làm việc hợp tác để đạt được mô phỏng chính xác của phức tạpthái độPhạm vi tốc độ góc của nó có thể bao gồm ± 0,001 ∼ 400 ° / s, đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm hoàn toàn từ hiệu chuẩn tĩnh đến phản ứng thoáng qua.
4.2 Hệ thống phản hồi đo lường: Một thành phần quan trọng để đảm bảo độ chính xác
Chức năng của hệ thống phản hồi đo là thu thập các thông số như góc quay, tốc độ góc,và gia tốc góc của ba trục trong thời gian thực và cung cấp cho chúng trở lại hệ thống điều khiển để tạo thành một kiểm soát vòng lặp kínCác thiết bị đo lường cốt lõi bao gồm bộ mã hóa góc và cảm biến vận tốc góc.Độ chính xác của bộ mã hóa góc (như một bộ mã hóa quang điện) trực tiếp xác định độ chính xác điều khiển thái độ của máy quayHiện tại, cao cấp ba trục máy quay có thể đạt được một góc vị trívàđộ chính xác lặp lại ±2′′ và độ phân giải vị trí góc là ±0.0001°, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về hiệu chuẩn thiết bị quán tính chính xác cao.
Hệ thống phản hồi đo lường phải có tốc độ phản hồi cao và độ tin cậy cao,có khả năng ghi lại tình trạng chuyển động của ba trục trong thời gian thực và nhanh chóng truyền dữ liệu đo lường đến hệ thống điều khiểnĐồng thời, it needs to employ error compensation algorithms to correct for inherent system errors in the measuring devices (such as zero-point error and scale error) and errors introduced by the mechanical structure (such as shaft deviation and vibration error), tiếp tục cải thiện độ chính xác đo lường và cung cấp dữ liệu phản hồi chính xác cho điều khiển vòng kín.Tất cả các thông số kỹ thuật của bàn xoay được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các thiết bị tiêu chuẩn gócđể đảm bảo khả năng truy xuất dữ liệu đo lường.
4.3 Hệ thống điều khiển: "bộ não" của ba mức độ tự do hoạt động hài hòa
Hệ thống điều khiển là lõi của ba trụcquay lạiNó chịu trách nhiệm nhận các lệnh thử nghiệm (như mục tiêuthái độvà quỹ đạo chuyển động), phân hủy mục tiêuthái độvào các lệnh điều khiển cho ba trục thông qua các thuật toán mô hình toán học và giải ly, điều khiển hệ thống truyền động để thực hiện chuyển động,và điều chỉnh năng động các lệnh điều khiển dựa trên dữ liệu thời gian thực từ hệ thống phản hồi đo để loại bỏ lỗi và đảm bảo độ chính xác và ổn định của mô phỏng chuyển động.
Các chức năng cốt lõi của hệ thống điều khiển bao gồm: đầu tiên, tính toán thái độ,chuyển đổi thái độ mục tiêu (cách Euler hoặc quaternions) thành các tham số xoay cho ba trục để tránh các vấn đề khóa gimbalThứ hai, điều khiển tách, loại bỏ sự ghép nối chuyển động giữa ba trục để đảm bảo rằng chuyển động của mỗi trục là độc lập và phối hợp; thứ ba, điều chỉnh lỗi,điều chỉnh lệnh ổ đĩa trong thời gian thực dựa trên dữ liệu phản hồi đo lường để bù đắp cho lỗi hệ thống và nhiễu bên ngoài; và thứ tư, lập kế hoạch quỹ đạo, lập kế hoạch quỹ đạo chuyển động của ba trục (chẳng hạn như xoay đồng bộ, xoay tốc độ biến đổi, dao động xoay, vv) theo các yêu cầu thử nghiệm để mô phỏng các thái độ phức tạpMột số phần mềm đo lường và điều khiển cũng hỗ trợ nhiều chế độ điều khiển như chế độ vị trí, chế độ tốc độ vàswingchế độ để đáp ứng nhu cầu của các kịch bản thử nghiệm khác nhau.
Hiện nay, các hệ thống điều khiển chủ yếu sử dụng PLC, DSP hoặc máy tính công nghiệp làm lõi điều khiển, kết hợp với các thuật toán điều khiển tiên tiến (như điều khiển PID, điều khiển mờ,và điều khiển mạng thần kinh) để đạt được độ chính xác cao, điều khiển phối hợp phản ứng năng động cao. Trong số đó, điều khiển PID được cải thiện (như PID thích ứng) có thể thích nghi với các đặc điểm không tuyến tính và thay đổi theo thời gian của hệ thống,cải thiện hiệu quả độ chính xác điều khiển; trong khi điều khiển mờ và điều khiển mạng thần kinh có thể xử lý sự không chắc chắn trong hệ thống, tăng khả năng chống can thiệp của hệ thống và tối ưu hóa sự ổn định của mô phỏng chuyển động.
V. Các thách thức kỹ thuật chính và các biện pháp đảm bảo độ chính xác
Thách thức cốt lõi trong việc mô phỏng chuyển động ba độ tự do của một bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục nằm trong việc đạt được điều khiển phối hợp với "chính xác cao, ổn định cao,và phản ứng năng động cao." Độ chính xác này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm cấu trúc cơ khí, hệ thống truyền động, hệ thống đo lường và hệ thống điều khiển.Các biện pháp đảm bảo độ chính xác được nhắm mục tiêu là cần thiết để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của mô phỏng chuyển động và đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của thử nghiệm thiết bị quán tính.
5.1 Những thách thức kỹ thuật cốt lõi
1- Lỗi thẳng đứng và đồng tâm của hệ thống trục: Độ chính xác thẳng đứng và đồng tâm của ba trục ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của tính toán vị trí.Ngay cả những sai lệch nhỏ trong quá trình gia công và lắp ráp có thể dẫn đến các lỗi mô phỏng thái độĐặc biệt, các yêu cầu về độ chính xác ở cấp độ vòng cung đặt ra những yêu cầu cực kỳ cao đối với các quy trình gia công và lắp ráp.
2. Sự can thiệp kết nối chuyển động: Sự lồng ghép phân cấp của ba khung dẫn đến sự kết nối chuyển động.Đặc biệt là trong các kịch bản chuyển động động động tốc độ cao, nhiễu nối sẽ ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác điều khiển và đòi hỏi các thuật toán tách phức tạp để loại bỏ nhiễu.
3- Lỗi hệ thống và can thiệp bên ngoài: Khu vực chết của hệ thống truyền động, trượt không của hệ thống đo, rung động bên ngoài và các yếu tố khác đều có thể dẫn đến lỗi mô phỏng chuyển động.Trả thù lỗi và thiết kế chống nhiễu là cần thiết để cải thiện sự ổn định của hệ thống.
4Cân bằng phản ứng động và độ chính xác: Phản ứng động cao đòi hỏi hệ thống truyền động phải phản ứng nhanh với các lệnh điều khiển, trong khi độ chính xác cao đòi hỏi hệ thống hoạt động trơn tru.Có một sự mâu thuẫn giữa hai điều này.Cần phải đạt được sự cân bằng giữa hai bằng cách tối ưu hóa thuật toán điều khiển và cấu trúc cơ khí,chẳng hạn như bằng cách sử dụng cấu trúc cứng nhắc cao và ổ servo chính xác cao để tính đến cả phản ứng động và ổn định hoạt động.
5.2 Các biện pháp đảm bảo độ chính xác
1. Máy chế độ chính xác và lắp ráp: Các quy trình gia công chính xác cao được sử dụng để đảm bảo độ chính xác của hệ thống trục của ba khung; thông qua lắp ráp và hiệu chuẩn chính xác,sự thẳng đứng và đồng tâm của hệ thống trục được điều chỉnh để giảm các lỗi cơ họcTrong khi đó, vật liệu cứng cao và vòng bi chính xác được sử dụng để cải thiện sự ổn định cấu trúc, kiểm soát sự phẳng củabànvà dòng chảy của mặt cuối trong vòng 0,02mm, và tăng khả năng tải (lên đến 45Kg hoặc nhiều hơn).
2. Các thuật toán tách và điều khiển tiên tiến: tính toán thái độ Quaternion được áp dụng để tránh các vấn đề khóa gimbal;Sự can thiệp nối chuyển động được loại bỏ thông qua các thuật toán như tách feedforward và tách phản hồi; thuật toán điều khiển được tối ưu hóa, chẳng hạn như điều khiển PID thích ứng và mạng thần kinh mờ,để cải thiện tốc độ phản ứng động và độ chính xác điều khiển của hệ thống và đạt được sự cân bằng giữa phản ứng động và độ chính xác;
3. đo lường chính xác cao và bù lỗi: Các bộ mã hóa góc chính xác cao và cảm biến vận tốc góc được sử dụng để cải thiện độ chính xác đo lường;mô hình lỗi được thiết lập thông qua các thí nghiệm hiệu chuẩn để bù đắp các lỗi đo lường và lỗi hệ thống trong thời gian thực; một cấu trúc giảm rung động được áp dụng để giảm nhiễu rung động bên ngoài và đảm bảo hoạt động hệ thống ổn định.Một số thiết bị cũng có thể cung cấp báo cáo dữ liệu đầy đủ và có thể xác minh bao gồm tất cả các vị trí, tốc độ và các thông số cơ học để đảm bảo độ tin cậy và khả năng truy xuất dữ liệu thử nghiệm.
Trong các lĩnh vực thiết bị cao cấp như hàng không vũ trụ, điều hướng quán tính và điều khiển robot, hiệu suất của các thiết bị quán tính (giyroscope, máy tăng tốc, v.v.)) trực tiếp xác định độ chính xác kiểm soát vị trí và độ tin cậy điều hướng của tàu sân bay. Bàn quay thử nghiệm quán tính ba trục, như một thiết bị thử nghiệm cốt lõi có chức năng cốt lõi để tái tạo chính xác thái độvàchuyển động góc của một vật thể trong không gian ba chiều trong môi trường phòng thí nghiệm, cung cấp kích thích chuyển động có thể điều khiển và lặp lại cho hiệu chuẩn, thử nghiệm,và xác minh các thiết bị quán tínhKhông giống như bàn xoay trục đơn hoặc hai trục, bàn xoay ba trục đạt được mô phỏng thái độ toàn không gian thông qua ba trục xoay thẳng đứng lẫn nhau.Nguyên tắc mô phỏng chuyển động của nó tích hợp nhiều ngành như thiết kế cơ khí, động học và kỹ thuật điều khiển, làm cho nó trở thành một liên kết quan trọng không thể thiếu trong chuỗi R & D thiết bị cao cấp.
Bài viết này sẽ bắt đầu từ định nghĩa cốt lõi và phân tích có hệ thống logic cơ bản,lộ trình thực hiện và các công nghệ chính của mô phỏng chuyển động ba độ tự do của bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục.
I. Khái niệm cốt lõi: Mối quan hệ thiết yếu giữa bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục và chuyển động ba độ tự do
Để hiểu nguyên tắc mô phỏng chuyển động của nó, trước tiên cần phải làm rõ ý nghĩa của hai khái niệm cốt lõi:bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục và chuyển động xoay ba độ tự do.
Một bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục là một thiết bị máy tính chính xác cao. Các thành phần cốt lõi của nó bao gồm khung cơ học, hệ thống điều khiển, hệ thống phản hồi đo lường và hệ thống điều khiển.Mục tiêu thiết kế cốt lõi của nó là cung cấp cho các thiết bị quán tính dưới thử nghiệm (chẳng hạn như một đơn vị đo quán tính, IMU) được gắn trên bàn xoay với chuyển động góc chính xác xung quanh ba độ tự do độc lập thông qua ba trục quay thẳng đứng, mô phỏng sự thay đổi thái độ của một tàu sân bay (máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máy bay, máyvệ tinh, robot, v.v.) trong các kịch bản thực tế, chẳng hạn như độ cao, cúi và cuộn của máy bay và điều chỉnh thái độ quỹ đạo của vệ tinh.
Từ góc độ động học, sự thay đổi thái độ của bất kỳ vật cứng nào trong không gian có thể được mô tả đầy đủ bằng ba độ tự do quay độc lập.Ba độ tự do này tương ứng với ba trục quay thẳng đứng lẫn nhau, và ba trục giao nhau ở một điểm duy nhất (trung tâm của bàn xoay / trung tâm thử nghiệm).Điều này đảm bảo rằng trung tâm nhạy cảm của thiết bị được thử nghiệm luôn trùng với trung tâm của bàn xoay, tránh ảnh hưởng của sự dịch chuyển bổ sung đối với độ chính xác thử nghiệm.xung quanhtrục dọc, chuyển động pitch (đường độ pitch)xung quanhtrục ngang, và chuyển động cuộn (đường cuộn)xung quanhmột trục song song với bàn xoay. chuyển động phối hợp của ba người này có thể tái tạo bất kỳ thái độ nào trong không gian, đó là cơ sở lý thuyết cho mô phỏng chuyển động bàn xoay ba trục.
Không giống như bàn xoay trục đơn, chỉ có thể mô phỏng xoay trong một hướng, và bàn xoay hai trục, không thể đạt được sự bao phủ hoàn toàn, bàn xoay ba trục,thông qua điều khiển phối hợp của ba mức độ tự do, phá vỡ các giới hạn kích thước của mô phỏng chuyển động và có thể tái tạo thực tế thái độ năng động của người mang trong điều kiện làm việc phức tạp,đáp ứng nhu cầu thử nghiệm hoàn toàn các thiết bị quán tính chính xác cao.
II. Cơ bản cơ khí: Lý thuyết thiết kế của các chất mang cấu trúc với ba độ tự do
Mô phỏng chuyển động ba độ tự do trên một bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục dựa chủ yếu vào cấu trúc khung cơ học chính xác.Lõi của nó bao gồm ba cặp hình tròn xoay (hình bên ngoài, khung giữa và khung bên trong), mỗi khung tương ứng với một mức độ tự do.bao gồm dọc (U-O-Loại O,T-U-Tloại, vv) và ngangCác cấu trúc dọc, do độ ổn định cao và khả năng chịu tải vượt trội của chúng, được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản thử nghiệm chính xác cao trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.Thiết kế cấu trúc của chúng theo ba nguyên tắc chính :sự thẳng đứng, đồng tâm, và cứng.
2.1 Phân chia chức năng của ba khung chính (lấy cấu trúc dọc làm ví dụ)
Thiết kế tổ hợp phân cấp của ba khung đảm bảo sự độc lập và phối hợp của mỗi mức độ tự do di chuyển, với sự phân chia công việc cụ thể như sau:
1. Khung bên ngoài (Azimuth / Yaw Axis): phục vụ như là nền tảng của toàn bộ bàn xoay, nó được lắp đặt thẳng đứng với mặt phẳng ngang. trục quay của nó là dọc,chịu trách nhiệm lái khung giữa, khung bên trong và thiết bị được thử nghiệm để quay cùng nhau xung quanh trục dọc,mô phỏng chuyển động nghiêng của tàu sân bay trong mặt phẳng ngang (chẳng hạn như điều chỉnh hướng của tàu hoặc quay ngang của máy bay). khung bên ngoài cần phải có độ cứng và ổn định cao để chịu được trọng lượng và tải trọng của toàn bộ bàn xoay;độ chính xác quay của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của mô phỏng thái độ tổng thể.
2. Khung giữa (Trục Pitch): Nằm bên trong khung bên ngoài, trục quay của nó ngang và thẳng đứng với trục khung bên ngoài.Nó chịu trách nhiệm điều khiển khung bên trong và thiết bị đang được thử nghiệm để xoay xung quanh trục ngang, mô phỏng chuyển động độ cao của tàu sân bay (chẳng hạn như độ cao của máy bay hoặc điều chỉnh thái độ độ của vệ tinh).Thiết kế của khung giữa cần phải cân bằng độ cứng và trọng lượng nhẹ để tránh trọng lượng quá mức sẽ làm tăng tải trọng trên khung bên ngoàiĐồng thời, nó phải đảm bảo độ chính xác của sự thẳng đứng với khung bên ngoài và bên trong để giảm các lỗi thái độ gây ra bởi các độ lệch trục.
3. khung bên trong (Trục cuộn): Nằm bên trong khung giữa, trục quay của nó là thẳng đứng với trục khung giữa vàthẳng đứng với bề mặt bànNó trực tiếp thúc đẩy bề mặt bàn và thiết bị được thử nghiệm (DUT) quay xung quanh trục,mô phỏng chuyển động lăn của máy bay (chẳng hạn như lăn của máy bay hoặc điều chỉnh tư thế của robot)Khung bên trong là phần được kết nối trực tiếp với DUT, và độ chính xác quay và tốc độ phản ứng động có tác động trực tiếp nhất đến kết quả thử nghiệm.Các vòng bi chính xác cao và vật liệu nhẹ thường được sử dụng để đảm bảo chuyển động trơn tru và chính xác.
2.2 Yêu cầu thiết kế cấu trúc chính
Để đạt được mô phỏng chuyển động 3 độ tự do chính xác cao, cấu trúc cơ khí phải đáp ứng ba yêu cầu cốt lõi:nơi ba trục quay phải thẳng đứng chặt chẽ với nhau, với lỗi góc thường được kiểm soát ở mức giây cung để tránh các lỗi tính toán vị trí do độ lệch trục; thứ hai, đồng tâm,nơi các trung tâm quay của ba trục phải hội tụ ở cùng một điểm (trung tâm thử nghiệm), với độ lệch được kiểm soát trong vòng 0,5 mm, đảm bảo rằng trung tâm nhạy cảm của thiết bị đang được thử nghiệm luôn ở trung tâm chuyển động và loại bỏ ảnh hưởng của lực ly tâm bổ sung;và thứ ba, độ cứng cao và rung động thấp, khi khung được làm bằng vật liệu cứng cao (như hợp kim nhôm và hợp kim thép),kết hợp với vòng bi chính xác và cấu trúc giảm rung để giảm rung trong chuyển động tốc độ cao hoặc hoạt động lâu dài, tránh nhiễu nhiễu rung với độ chính xác đo của các thiết bị quán tính.
III. Nguyên tắc cốt lõi: Mô hình toán học và tính toán thái độ của chuyển động ba độ tự do
Mô phỏng chuyển động ba độ tự do trên một bàn xoay ba trục về cơ bản sao chép thái độ không gian của một người mang bằng cách kiểm soát các góc quay, vận tốc góc,và gia tốc góc của ba trục để đạt được chuyển động phối hợp theo luật toán học cụ thểCơ sở lý thuyết cốt lõi của nó là nguyên tắc góc Euler và biến đổi ma trận thái độ.một sự tương ứng được thiết lập giữa thái độ không gian và các tham số xoay của ba trục, cho phép kiểm soát chính xác và mô phỏng thái độ.
3.1 góc Euler và mô tả thái độ 3 DOF
Thái độ của bất kỳ vật cứng nào trong không gian có thể được mô tả hoàn toàn bằng ba góc Euler (kwê yaw ψ, góc pitch θ và góc roll φ).Ba góc này tương ứng với các góc quay của ba trục của bàn xoay, và trình tự quay của chúng (ví dụ, yaw-pitch-roll) xác định trạng thái thái cuối cùng."trònkhóa"vấn đề (khi góc độ cao là ± 90 °, góc quay và góc lăn trở nên kết hợp).Các phương pháp quaternion thường được sử dụng để tính toán thái độ để tránh mất thái độ dotrònkhóa và đảm bảo tính liên tục và chính xác của mô phỏng thái độ toàn không gian.
Cụ thể, thái độ mục tiêu của thiết bị đang được thử nghiệm có thể được thể hiện bằng góc Euler hoặc quaternions.điều khiển khung bên ngoàiCuối cùng, thông qua các chuyển động phối hợp của ba trục, thiết bị được thử nghiệm được điều chỉnh theo thái độ mục tiêu.khi mô phỏng thái độ lặn của máy bay, khung giữa (trục độ cao) xoay theo chiều kim đồng hồ (cách độ cao giảm), trong khi khung bên trong (trục cuộn) được điều chỉnh chi tiết theo các yêu cầu về tư thế,và khung bên ngoài (đường chi) vẫn cố địnhBa người làm việc cùng nhau để đạt được mô phỏng chính xác về thái độ lặn.
3.2 Ma trận thái độ và điều khiển kết nối chuyển động
Để đạt được sự điều khiển phối hợp của ba độ tự do,một mối quan hệ lập bản đồ giữa vị trí mục tiêu và các tham số xoay của mỗi trục cần phải được thiết lập thông qua ma trận vị trí. Ma trận thái độ là một ma trận thẳng đứng 3 × 3 mà các yếu tố được tạo thành từ các hàm tam giác của ba góc Euler,có khả năng mô tả quá trình chuyển đổi xoay của một vật cứng từ vị trí ban đầu đến vị trí mục tiêuThông qua biến đổi ngược của ma trận vị trí, vị trí mục tiêu có thể được phân hủy thành các góc quay dọc theo ba trục, cung cấp các lệnh điều khiển chính xác cho hệ thống truyền động.
Bởi vì ba khung được lồng lên một cách phân cấp, việc quay một trục có thể gây ra những thay đổi trong vị trí không gian của các trục khác, tạo ra sự ghép nối chuyển động (ví dụ: khi khung giữa quay,hướng trục quay của khung bên trong thay đổi với thái độ của khung giữa)Do đó, trong quá trình điều khiển chuyển động, các thuật toán tách cần thiết để loại bỏ hiệu ứng nối và đảm bảo rằng chuyển động của mỗi trục là độc lập và chính xác.Các phương pháp tách nối phổ biến bao gồm tách nối tiếp và tách nối phản hồi, cải thiện độ chính xác mô phỏng thái độ và tốc độ phản ứng động bằng cách bù đắp cho các lỗi nối trong thời gian thực.
IV. Con đường thực hiện: Động và kiểm soát vòng lặp đóng của ba độ tự do chuyển động
Các cấu trúc cơ học phục vụ như những người mang theo mô phỏng chuyển động, mô hình toán học cung cấp nền tảng lý thuyết,và hoạt động phối hợp của hệ thống truyền động và hệ thống điều khiển là con đường cốt lõi để đạt được mô phỏng chuyển động chính xác ba độ tự do. Ba trụcquay lạibảng đảm bảo độ chính xác và ổn định của mô phỏng chuyển động thông qua kiểm soát vòng kín của "đưa vào lệnh - thực hiện ổ đĩa - phản hồi đo - điều chỉnh lỗi." Các thành phần cốt lõi của nó bao gồm hệ thống ổ đĩa, hệ thống phản hồi đo lường và hệ thống điều khiển.
4.1 Hệ thống truyền động: Nguồn năng lượng cho chuyển động ba độ tự do
Chức năng cốt lõi của hệ thống truyền động là cung cấp mô-men xoắn chính xác cho ba trục theo hướng dẫn của hệ thống điều khiển, do đó đạt được điều khiển góc chính xác,vận tốc góc, và gia tốc góc. Hiện nay, các phương pháp truyền thống được chia thành động cơ điện và động cơ lai điện thủy lực.Động cơ mô-men xoắn đồng thời được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống vị trí và servo và là các thiết bị điều khiển lý tưởng cho các hệ thống servo chính xác cao.Chúng có các đặc điểm của tốc độ thấp, mô-men xoắn cao, khả năng quá tải mạnh, phản ứng nhanh, tuyến tính tốt, và biến động mô-men xoắn nhỏ.loại bỏ sự cần thiết của các bánh răng giảm, do đó cải thiện độ chính xác hoạt động của hệ thống.như thử nghiệm các hệ thống quán tính cho máy bay lớn.
Động cơ mô-men xoắn đồng thời, như đơn vị truyền động cốt lõi, phải có khả năng điều khiển tốc độ và vị trí chính xác cao.nó chuyển đổi quay tốc độ cao của động cơ thành tốc độ thấp, xoay chính xác cao của khung, đồng thời cung cấp mô-men xoắn đủ để vượt qua inertia khung và kháng tải.đảm bảo rằng chuyển động của ba độ tự do có thể được kiểm soát độc lập và làm việc hợp tác để đạt được mô phỏng chính xác của phức tạpthái độPhạm vi tốc độ góc của nó có thể bao gồm ± 0,001 ∼ 400 ° / s, đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm hoàn toàn từ hiệu chuẩn tĩnh đến phản ứng thoáng qua.
4.2 Hệ thống phản hồi đo lường: Một thành phần quan trọng để đảm bảo độ chính xác
Chức năng của hệ thống phản hồi đo là thu thập các thông số như góc quay, tốc độ góc,và gia tốc góc của ba trục trong thời gian thực và cung cấp cho chúng trở lại hệ thống điều khiển để tạo thành một kiểm soát vòng lặp kínCác thiết bị đo lường cốt lõi bao gồm bộ mã hóa góc và cảm biến vận tốc góc.Độ chính xác của bộ mã hóa góc (như một bộ mã hóa quang điện) trực tiếp xác định độ chính xác điều khiển thái độ của máy quayHiện tại, cao cấp ba trục máy quay có thể đạt được một góc vị trívàđộ chính xác lặp lại ±2′′ và độ phân giải vị trí góc là ±0.0001°, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về hiệu chuẩn thiết bị quán tính chính xác cao.
Hệ thống phản hồi đo lường phải có tốc độ phản hồi cao và độ tin cậy cao,có khả năng ghi lại tình trạng chuyển động của ba trục trong thời gian thực và nhanh chóng truyền dữ liệu đo lường đến hệ thống điều khiểnĐồng thời, it needs to employ error compensation algorithms to correct for inherent system errors in the measuring devices (such as zero-point error and scale error) and errors introduced by the mechanical structure (such as shaft deviation and vibration error), tiếp tục cải thiện độ chính xác đo lường và cung cấp dữ liệu phản hồi chính xác cho điều khiển vòng kín.Tất cả các thông số kỹ thuật của bàn xoay được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các thiết bị tiêu chuẩn gócđể đảm bảo khả năng truy xuất dữ liệu đo lường.
4.3 Hệ thống điều khiển: "bộ não" của ba mức độ tự do hoạt động hài hòa
Hệ thống điều khiển là lõi của ba trụcquay lạiNó chịu trách nhiệm nhận các lệnh thử nghiệm (như mục tiêuthái độvà quỹ đạo chuyển động), phân hủy mục tiêuthái độvào các lệnh điều khiển cho ba trục thông qua các thuật toán mô hình toán học và giải ly, điều khiển hệ thống truyền động để thực hiện chuyển động,và điều chỉnh năng động các lệnh điều khiển dựa trên dữ liệu thời gian thực từ hệ thống phản hồi đo để loại bỏ lỗi và đảm bảo độ chính xác và ổn định của mô phỏng chuyển động.
Các chức năng cốt lõi của hệ thống điều khiển bao gồm: đầu tiên, tính toán thái độ,chuyển đổi thái độ mục tiêu (cách Euler hoặc quaternions) thành các tham số xoay cho ba trục để tránh các vấn đề khóa gimbalThứ hai, điều khiển tách, loại bỏ sự ghép nối chuyển động giữa ba trục để đảm bảo rằng chuyển động của mỗi trục là độc lập và phối hợp; thứ ba, điều chỉnh lỗi,điều chỉnh lệnh ổ đĩa trong thời gian thực dựa trên dữ liệu phản hồi đo lường để bù đắp cho lỗi hệ thống và nhiễu bên ngoài; và thứ tư, lập kế hoạch quỹ đạo, lập kế hoạch quỹ đạo chuyển động của ba trục (chẳng hạn như xoay đồng bộ, xoay tốc độ biến đổi, dao động xoay, vv) theo các yêu cầu thử nghiệm để mô phỏng các thái độ phức tạpMột số phần mềm đo lường và điều khiển cũng hỗ trợ nhiều chế độ điều khiển như chế độ vị trí, chế độ tốc độ vàswingchế độ để đáp ứng nhu cầu của các kịch bản thử nghiệm khác nhau.
Hiện nay, các hệ thống điều khiển chủ yếu sử dụng PLC, DSP hoặc máy tính công nghiệp làm lõi điều khiển, kết hợp với các thuật toán điều khiển tiên tiến (như điều khiển PID, điều khiển mờ,và điều khiển mạng thần kinh) để đạt được độ chính xác cao, điều khiển phối hợp phản ứng năng động cao. Trong số đó, điều khiển PID được cải thiện (như PID thích ứng) có thể thích nghi với các đặc điểm không tuyến tính và thay đổi theo thời gian của hệ thống,cải thiện hiệu quả độ chính xác điều khiển; trong khi điều khiển mờ và điều khiển mạng thần kinh có thể xử lý sự không chắc chắn trong hệ thống, tăng khả năng chống can thiệp của hệ thống và tối ưu hóa sự ổn định của mô phỏng chuyển động.
V. Các thách thức kỹ thuật chính và các biện pháp đảm bảo độ chính xác
Thách thức cốt lõi trong việc mô phỏng chuyển động ba độ tự do của một bàn xoay thử nghiệm quán tính ba trục nằm trong việc đạt được điều khiển phối hợp với "chính xác cao, ổn định cao,và phản ứng năng động cao." Độ chính xác này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm cấu trúc cơ khí, hệ thống truyền động, hệ thống đo lường và hệ thống điều khiển.Các biện pháp đảm bảo độ chính xác được nhắm mục tiêu là cần thiết để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của mô phỏng chuyển động và đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của thử nghiệm thiết bị quán tính.
5.1 Những thách thức kỹ thuật cốt lõi
1- Lỗi thẳng đứng và đồng tâm của hệ thống trục: Độ chính xác thẳng đứng và đồng tâm của ba trục ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của tính toán vị trí.Ngay cả những sai lệch nhỏ trong quá trình gia công và lắp ráp có thể dẫn đến các lỗi mô phỏng thái độĐặc biệt, các yêu cầu về độ chính xác ở cấp độ vòng cung đặt ra những yêu cầu cực kỳ cao đối với các quy trình gia công và lắp ráp.
2. Sự can thiệp kết nối chuyển động: Sự lồng ghép phân cấp của ba khung dẫn đến sự kết nối chuyển động.Đặc biệt là trong các kịch bản chuyển động động động tốc độ cao, nhiễu nối sẽ ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác điều khiển và đòi hỏi các thuật toán tách phức tạp để loại bỏ nhiễu.
3- Lỗi hệ thống và can thiệp bên ngoài: Khu vực chết của hệ thống truyền động, trượt không của hệ thống đo, rung động bên ngoài và các yếu tố khác đều có thể dẫn đến lỗi mô phỏng chuyển động.Trả thù lỗi và thiết kế chống nhiễu là cần thiết để cải thiện sự ổn định của hệ thống.
4Cân bằng phản ứng động và độ chính xác: Phản ứng động cao đòi hỏi hệ thống truyền động phải phản ứng nhanh với các lệnh điều khiển, trong khi độ chính xác cao đòi hỏi hệ thống hoạt động trơn tru.Có một sự mâu thuẫn giữa hai điều này.Cần phải đạt được sự cân bằng giữa hai bằng cách tối ưu hóa thuật toán điều khiển và cấu trúc cơ khí,chẳng hạn như bằng cách sử dụng cấu trúc cứng nhắc cao và ổ servo chính xác cao để tính đến cả phản ứng động và ổn định hoạt động.
5.2 Các biện pháp đảm bảo độ chính xác
1. Máy chế độ chính xác và lắp ráp: Các quy trình gia công chính xác cao được sử dụng để đảm bảo độ chính xác của hệ thống trục của ba khung; thông qua lắp ráp và hiệu chuẩn chính xác,sự thẳng đứng và đồng tâm của hệ thống trục được điều chỉnh để giảm các lỗi cơ họcTrong khi đó, vật liệu cứng cao và vòng bi chính xác được sử dụng để cải thiện sự ổn định cấu trúc, kiểm soát sự phẳng củabànvà dòng chảy của mặt cuối trong vòng 0,02mm, và tăng khả năng tải (lên đến 45Kg hoặc nhiều hơn).
2. Các thuật toán tách và điều khiển tiên tiến: tính toán thái độ Quaternion được áp dụng để tránh các vấn đề khóa gimbal;Sự can thiệp nối chuyển động được loại bỏ thông qua các thuật toán như tách feedforward và tách phản hồi; thuật toán điều khiển được tối ưu hóa, chẳng hạn như điều khiển PID thích ứng và mạng thần kinh mờ,để cải thiện tốc độ phản ứng động và độ chính xác điều khiển của hệ thống và đạt được sự cân bằng giữa phản ứng động và độ chính xác;
3. đo lường chính xác cao và bù lỗi: Các bộ mã hóa góc chính xác cao và cảm biến vận tốc góc được sử dụng để cải thiện độ chính xác đo lường;mô hình lỗi được thiết lập thông qua các thí nghiệm hiệu chuẩn để bù đắp các lỗi đo lường và lỗi hệ thống trong thời gian thực; một cấu trúc giảm rung động được áp dụng để giảm nhiễu rung động bên ngoài và đảm bảo hoạt động hệ thống ổn định.Một số thiết bị cũng có thể cung cấp báo cáo dữ liệu đầy đủ và có thể xác minh bao gồm tất cả các vị trí, tốc độ và các thông số cơ học để đảm bảo độ tin cậy và khả năng truy xuất dữ liệu thử nghiệm.
