Un test inertiel à deux axes système inertiel. Les cœur repose sur des principes de contrôle de mouvement de haute précision et une conception structurelle à haute rigidité et à faible interférence. Cet article développera la logique de base du contrôle de mouvement, les technologies clés, les composants essentiels de la conception structurelle et les considérations de conception, révélant le mécanisme intrinsèque par lequel il réalise une simulation de mouvement angulaire de haute précision.I. Principe de contrôle de mouvement d'un test inertiel à deux axes Table de vitesseL'objectif principal du contrôle de mouvement pour un test inertiel à deux axes

table de vitesse est d'obtenir un mouvement angulaire indépendant ou lié sur deux axes orthogonauxis (généralement les axes d'azimut et de tangage

ioscillation Le système de mesure et de contrôle est un composant important de la (I) Logique de contrôle de base : Structure de contrôle en boucle ferméeLe système de mesure et de contrôle est un composant important de la table de vitesse. Ses fonctions principales peuvent être résumées comme suit : mettre en œuvre la stratégie de contrôle servo du système, remplir les performances et les fonctions techniques du système et assurer le fonctionnement normal, sûr et fiable du système.1. Principe

: Le contrôle de la table de vitesse est basé sur la théorie du contrôle d'erreur, où la différence entre la valeur de consigne et la valeur de rétroaction est l'erreur, et l'objectif de contrôle idéal est de rendre l'erreur nulle. Cette erreur est traitée par des algorithmes PID, des algorithmes de correction d'anticipation, des algorithmes de compensation de frottement, etc., pour générer une valeur de tension. Cette valeur de tension est ensuite sortie via une carte D/A standard industrielle comme entrée du variateur du moteur. Le variateur du moteur entraîne le moteur en fonction de la tension donnée pour contrôler le moteur. Le moteur entraîne le

cadre de la table de vitesse pour qu'il tourne, et l'angle de rotation est acquis par un codeur angulaire, renvoyé au programme de contrôle (c'est-à-dire la valeur de rétroaction) via un module de mesure d'angle et une carte d'acquisition de données. Cette valeur de rétroaction est ensuite comparée à la valeur de consigne, et ce cycle de contrôle continue jusqu'à ce que l'erreur soit nulle.Le système utilise une structure de contrôle subordonnée composée d'une boucle de courant analogique et d'une boucle de position numérique. L'entrée du variateur du moteur est contrôlée via une carte convertisseur D/A, et le variateur du moteur entraîne le moteur pour réaliser le contrôle du moteur. Les deux arbres transmettent les signaux de position de l'arbre via des codeurs angulaires, qui sont ensuite renvoyés au programme de contrôle via un module de mesure d'angle et une carte d'acquisition de données. Le système de contrôle utilise ensuite des algorithmes de contrôle PID et des algorithmes de contrôle robustes avancés pour contrôler la table tournante, formant ainsi la boucle de position du système. La boucle de position est la boucle de rétroaction principale du système, assurant la précision du contrôle et les exigences dynamiques du système. La boucle de courant du système est implémentée en interne par le variateur. Cette boucle de courant forme une rétroaction négative du courant d'induit pour réduire l'impact des fluctuations de tension d'alimentation, améliorer la linéarité du couple de contrôle et empêcher la surintensité dans le circuit de conversion de puissance et le moteur.Logiciel de contrôle : Le logiciel de contrôle de la  

table de vitesse bidimensionnelle, réalisant principalement la gestion intégrée en ligne des processus non temps réel, des tests de performance, des paramètres de protection de sécurité et des fonctions de surveillance. La couche inférieure du logiciel est le niveau de contrôle direct du système de contrôle de la Dans le contrôle en boucle fermée de position, une méthode de contrôle robuste basée sur un observateur de perturbation est employée. L'observateur de perturbation est utilisé pour supprimer les perturbations de couple et linéariser le système. L'idée de base est d'assimiler les différences entre l'objet réel et la sortie du modèle nominal causées par les perturbations de couple externes et les changements de paramètres du modèle à l'entrée de contrôle, c'est-à-dire d'observer la perturbation équivalente et d'introduire une compensation équivalente dans le contrôle pour supprimer la perturbation et améliorer la robustesse du système de contrôle. La conception de la boucle fermée de position prend principalement en compte la stabilité du système et l'erreur de position statique, en employant des mesures de filtrage logique efficaces pour la rétroaction de position afin de supprimer l'influence des erreurs de bits et des mauvaises interprétations. Le contrôleur en boucle fermée de position utilise un contrôle composite pour assurer le bon fonctionnement du système en boucle fermée sans dépassement. Ses paramètres peuvent être ajustés de manière adaptative pour s'adapter à différentes charges, améliorant ainsi la robustesse du système de contrôle aux changements de paramètres.3. : Le système de contrôle dispose de deux canaux de contrôle servo numériques indépendants et adopte un système de contrôle servo numérique avec une structure d'entraînement direct du moteur coupleur contrôlé par micro-ordinateur. Une boucle de rétroaction de position angulaire numérique, composée d'éléments de rétroaction de haute précision et d'un convertisseur numérique, répond aux exigences de précision et de performance du système. L'utilisation d'un ordinateur de contrôle industriel comme ordinateur de contrôle principal pour le système servo assure la réalisation des performances du système et

met en œuvre efficacement la stratégie de contrôle du système, garantissant ainsi pleinement les performances du système.

La boucle de position utilise une structure de contrôle composite, combinant le contrôle d'anticipation et de rétroaction. Son avantage réside dans la séparation des performances de suivi du système de sa stabilité. Le contrôle d'anticipation améliore les performances de suivi sans affecter la stabilité, tandis que le contrôle en boucle fermée assure la stabilité et la robustesse du système contre les perturbations externes et les variations de paramètres.Dans le contrôle en boucle fermée de position, une méthode de contrôle robuste basée sur un observateur de perturbation est employée. L'observateur de perturbation est utilisé pour supprimer les perturbations de couple et linéariser le système. L'idée de base est d'assimiler les différences entre l'objet réel et la sortie du modèle nominal causées par les perturbations de couple externes et les changements de paramètres du modèle à l'entrée de contrôle, c'est-à-dire d'observer la perturbation équivalente et d'introduire une compensation équivalente dans le contrôle pour supprimer la perturbation et améliorer la robustesse du système de contrôle. La conception de la boucle fermée de position prend principalement en compte la stabilité du système et l'erreur de position statique, en employant des mesures de filtrage logique efficaces pour la rétroaction de position afin de supprimer l'influence des erreurs de bits et des mauvaises interprétations. Le contrôleur en boucle fermée de position utilise un contrôle composite pour assurer le bon fonctionnement du système en boucle fermée sans dépassement. Ses paramètres peuvent être ajustés de manière adaptative pour s'adapter à différentes charges, améliorant ainsi la robustesse du système de contrôle aux changements de paramètres.La précision du contrôle en boucle fermée repose sur une détection de rétroaction de haute précision et une compensation d'erreur efficace, qui sont les supports technologiques essentiels pour le contrôle de mouvement d'une  .Détection de position angulaire/vitesse angulaire de haute précision

: Des éléments de détection de haute précision sont utilisés pour acquérir l'état de mouvement du

tables de vitesse de haute précision en raison de leur haute précision, de leur grande stabilité et de leurs fortes capacités anti-interférences ; les codeurs photoélectriques, quant à eux, présentent les avantages d'une vitesse de réponse rapide et d'une haute résolution, ce qui les rend adaptés aux scénarios avec des exigences de performance dynamique élevées. Pour améliorer encore la précision de la détection, la technologie de subdivision multi-têtes de lecture est généralement utilisée. En superposant et en subdivisant les signaux de plusieurs têtes de lecture, l'influence des erreurs de marquage et des erreurs d'installation des éléments de détection est réduite.2.  Technologie de compensation d'erreur

: Cette technologie, combinant logiciel et matériel, compense les erreurs systématiques et aléatoires présentes pendant le mouvement de la

table de vitesse, et est cruciale pour améliorer la précision du contrôle. Les erreurs systématiques comprennent principalement les erreurs de transmission mécanique, les erreurs géométriques du cadre (telles que les erreurs d'orthogonalité entre deux axes, le faux-rond radial et axial du système d'arbre) et les erreurs de zone morte du moteur. Les erreurs aléatoires comprennent principalement les perturbations de charge, la dérive de température et les vibrations externes. Les stratégies de compensation comprennent : premièrement, la compensation d'étalonnage hors ligne, qui utilise des équipements de mesure de haute précision tels que des interféromètres laser pour étalonner les erreurs systématiques, établir un modèle d'erreur et appeler le modèle en temps réel pendant le contrôle pour annuler les erreurs ; deuxièmement, la compensation adaptative en ligne, qui utilise des algorithmes de contrôle adaptatifs pour identifier en temps réel les erreurs aléatoires telles que les perturbations de charge et la dérive de température, ajuster dynamiquement les paramètres de contrôle et améliorer la capacité anti-interférence du système.

II. Conception structurelle d'un test inertiel à deux axes

Table de vitesse

La conception structurelle d'une table de vitesse de test inertiel à deux axes doit répondre aux exigences essentielles de "haute précision, haute rigidité, faible interférence et légèreté". Elle doit garantir que la structure mécanique peut transmettre avec précision le mouvement tout en minimisant l'impact de ses propres interférences sur la précision des tests. Sa structure de base se compose du cadre de la table de vitesse, de l'ensemble du système d'arbre, du mécanisme de transmission, de la structure de support et des dispositifs de protection. La conception de chaque partie détermine directement les performances mécaniques et la précision des tests de la

(I) Composition de la structure de base1. : En tant que composant essentiel pour supporter l'éprouvette et réaliser le mouvement angulaire, il se compose d'un cadre interne (cadre de l'axe de tangage) et d'un cadre externe (cadre de l'axe d'azimut), qui sont connectés orthogonalement par un ensemble de système d'axe. La conception du cadre doit équilibrer rigidité et légèreté : une rigidité insuffisante provoquera une déformation pendant le mouvement, affectant la précision de l'attitude ; un poids excessif augmentera la charge du moteur et réduira les performances de réponse dynamique. L'alliage d'aluminium à haute résistance est généralement utilisé comme matériau du cadre. L'analyse par éléments finis est utilisée pour optimiser la structure du cadre, et des nervures de renfort sont ajoutées aux zones clés pour améliorer la rigidité structurelle tout en réduisant le poids.Ensemble du système d'arbre

table de vitesse, déterminant directement la précision de rotation et la stabilité du système d'arbre. L'ensemble du système d'arbre se compose principalement de la broche, des roulements, des logements de roulements et des mécanismes de verrouillage. Pour améliorer la précision de rotation, des roulements à rouleaux de haute précision (tels que les roulements à billes à contact oblique et les roulements à rouleaux coniques) ou des paliers hydrostatiques (paliers hydrostatiques à gaz et paliers hydrostatiques à liquide) sont généralement utilisés. Les roulements à rouleaux présentent les avantages d'une structure simple, d'un faible coût et d'une réponse rapide, ce qui les rend adaptés aux tables de vitesse de moyenne à haute précision. Les paliers hydrostatiques supportent la broche grâce à un film d'huile/gaz formé par du gaz ou du liquide à haute pression, offrant un fonctionnement sans frottement, une faible usure et une haute précision de rotation, ce qui les rend adaptés aux 3. 

Mécanisme de transmission : Responsable de la transmission du mouvement du moteur au cadre de la table de vitesse, sa précision de transmission affecte directement la précision du contrôle de mouvement de la

table de vitesse. Les méthodes de transmission courantes comprennent l'entraînement direct et l'entraînement indirect : L'entraînement direct (entraînement DD) connecte le rotor du moteur directement au cadre de la table de vitesse, éliminant les liaisons de transmission intermédiaires. Il présente les avantages d'une haute précision de transmission, d'une réponse rapide et d'aucun jeu de transmission, ce qui en fait la méthode de transmission préférée pour les tables de vitesse de haute précision. L'entraînement indirect transmet le mouvement via des composants de transmission tels que des engrenages, des courroies synchrones et des vis-mères. Il convient aux scénarios avec des charges lourdes, mais nécessite un usinage et un assemblage de précision pour contrôler le jeu de transmission et réduire les erreurs de transmission.Structure de support et dispositifs de protection table de vitesse. Elle doit avoir une rigidité et une stabilité suffisantes pour empêcher les vibrations externes d'affecter le mouvement de la

table de vitesse. La fonte ou le granit est généralement utilisé comme matériau de base. Le granit a une bonne résistance aux chocs et une bonne stabilité, absorbant efficacement les vibrations et améliorant la précision statique de la

table de vitesse, empêchant la poussière, l'humidité, etc., de pénétrer dans le système d'arbre et le mécanisme de transmission, tout en prévenant les accidents de sécurité pendant les tests. Ceux-ci comprennent généralement des couvercles d'étanchéité et des grilles de sécurité.(II) Points clés de la conception structurelle

Conception d'orthogonalité à deux axes : L'erreur d'orthogonalité entre les deux axes est une erreur géométrique clé affectant la précision de la liaison à deux axes, et doit être assurée par une conception et un assemblage précis. Pendant la phase de conception structurelle, la position d'installation des composants du système d'arbre est optimisée grâce à la modélisation 3D pour garantir que les lignes centrales des deux axes sont strictement orthogonales. Pendant le processus d'assemblage, un interféromètre laser est utilisé pour la mesure en temps réel, et l'erreur d'orthogonalité est contrôlée à quelques secondes en ajustant la précision d'installation du logement de roulement.2. Conception légère et d'équilibrage dynamique cadre de la table de vitesse et la charge peut générer une force centrifuge pendant le mouvement, provoquant des vibrations et affectant la précision dynamique. Par conséquent, une conception légère pour le cadre de la table de vitesse est nécessaire, ainsi qu'un test et une correction d'équilibrage dynamique pour éliminer la masse excentrique. La correction d'équilibrage dynamique implique généralement l'ajout ou le retrait de poids pour contrôler le déséquilibre de la table de vitesse dans une plage minimale, assurant la stabilité pendant la rotation à grande vitesse.

Conception de suppression des interférences : Les interférences mécaniques de la table de vitesse pour contrôler la température de fonctionnement de la table de vitesse, réduisant le couple d'interférence.Installation de l'éprouvette et conception de l'interface table de vitesse. Simultanément, les interfaces de signal et d'alimentation nécessaires doivent être réservées pour faciliter la connexion entre l'éprouvette et les systèmes de test externes, et la conception de l'interface doit éviter d'affecter la plage de mouvement et la précision de la

III. ConclusionLe principe de contrôle de mouvement et la conception structurelle d'une tables de vitesse de test inertiel à deux axes augmentent également constamment. À l'avenir, il est nécessaire d'intégrer davantage des algorithmes de contrôle avancés (tels que le contrôle intelligent et le contrôle robuste) avec des technologies de conception structurelle de haute précision (telles que la fabrication additive et l'assemblage de précision) pour améliorer continuellement la précision des tests, les performances de réponse dynamique et la fiabilité de la