二軸慣性試験テーブルは、慣性航法システムと姿勢制御システムの性能試験に不可欠な機器です。2次元空間におけるキャリアの角運動をシミュレートすることにより、慣性デバイス（ジャイロスコープや加速度計など）および慣性システムレートテーブルの技術的性能は、慣性試験の精度と信頼性を直接決定し、そのコアは、高精度運動制御原理と高剛性、低干渉の構造設計に依存しています。この記事では、運動制御のコアロジック、主要技術、構造設計のコアコンポーネント、設計上の考慮事項について詳しく説明し、高精度な角運動シミュレーションを実現する内在的なメカニズムを明らかにします。I. 二軸慣性試験の運動制御原理レートT
able二軸慣性試験の運動制御の主な目的は、定速回転、角位置決め、正弦波振動
など、さまざまな試験シナリオにおける姿勢シミュレーションの要件を満たすために、2つの直交軸（通常は方位角とピッチ軸）で独立または連動した角運動を実現することです。その制御原理は、「コマンド生成 - 信号フィードバック - 誤差補正」の閉ループ制御システムに基づいており、運動計算、サーボドライブ、高精度検出などの主要技術を統合して、出力角運動の精度と動的応答性能を確保します。構造テーブルの重要なコンポーネントです。その主な機能は、システムのサーボ制御戦略の実装、システムの技術的性能と機能の実現、およびシステムの正常、安全、かつ信頼性の高い動作の確保として要約できます。レートテーブルの重要なコンポーネントです。その主な機能は、システムのサーボ制御戦略の実装、システムの技術的性能と機能の実現、およびシステムの正常、安全、かつ信頼性の高い動作の確保として要約できます。1. 原理:
レートテーブル制御は誤差制御理論に基づいており、コマンド値とフィードバック値の差が誤差であり、理想的な制御目標は誤差をゼロにすることです。この誤差は、PIDアルゴリズム、フィードフォワード補正アルゴリズム、摩擦補償アルゴリズムなどによって処理され、電圧値が生成されます。この電圧値は、産業標準のD/Aボードを介してモータードライバーへの入力として出力されます。モータードライバーは、与えられた電圧に従ってモーターを駆動してモーターを制御します。モーターは
レートテーブルフレームを回転させ、回転角度は角度エンコーダーによって取得され、角度測定モジュールとデータ収集カードを介して制御プログラム（つまり、フィードバック値）にフィードバックされます。このフィードバック値はコマンド値と比較され、この制御サイクルは誤差がゼロになるまで続きます。2. 制御ソフトウェア
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。レート: 制御システムは2つの独立したデジタルサーボ制御チャネルを備えており、マイクロコンピューター制御ドライバー-トルクモーター直接駆動フレームワークを備えたデジタルサーボ制御システムを採用しています。高精度フィードバック要素とデジタルコンバーターで構成されるデジタル角位置フィードバックループは、システムの精度と性能要件を満たしています。サーボシステムのメイン制御コンピューターとして産業用制御コンピューターを使用することで、システムの性能を実現し、システム制御戦略を効果的にテーブルの集中監視および統合管理レベルを形成し、主に非リアルタイムプロセスのオンライン統合管理、性能試験、安全保護設定、および監視機能を実現します。ソフトウェアの下層は、2次元テーブル制御システムの直接制御レベルであり、さまざまな独立したサーボ制御ループを形成するために使用されます。
中央監視システム（CMS）は、制御システム内の専用ハードウェアデバイスです。各チャネルのサーボシステムの動作状態を制御し、データを検出し、アラームを管理するために、インターフェースを介して制御ソフトウェアと直接通信します。CMSは、システム全体のセキュリティ保護と論理制御機能も提供します。
:サーボ制御スキーム: 制御システムは2つの独立したデジタルサーボ制御チャネルを備えており、マイクロコンピューター制御ドライバー-トルクモーター直接駆動フレームワークを備えたデジタルサーボ制御システムを採用しています。高精度フィードバック要素とデジタルコンバーターで構成されるデジタル角位置フィードバックループは、システムの精度と性能要件を満たしています。サーボシステムのメイン制御コンピューターとして産業用制御コンピューターを使用することで、システムの性能を実現し、システム制御戦略を効果的にコントローラー全体は、クラシックPIDコントローラー、ゼロ点事前補償に基づくゼロ位相差フィードフォワードコントローラー、適応摩擦補償器、および外乱オブザーバーに基づくロバストコントローラーの4つのコンポーネントで構成されています。位置閉ループ制御では、外乱オブザーバーに基づくロバスト制御方法が採用されています。外乱オブザーバーは、トルク外乱を抑制し、システムを線形化するために使用されます。基本的な考え方は、外部トルク外乱とモデルパラメータの変化によって生じる実際のオブジェクトと公称モデル出力の差を制御入力に等しくすること、つまり、等価外乱を観測し、制御に等価補償を導入して外乱を抑制し、制御システムのロバスト性を高めることです。位置閉ループの設計では、主にシステムの安定性と静的位置誤差を考慮し、ビットエラーと誤解釈の影響を取り除くために、位置フィードバックに効果的な論理フィルタリング対策を採用しています。位置閉ループコントローラーは複合制御を使用して、閉ループシステムの円滑な動作を保証し、オーバーシュートはありません。そのパラメータは、さまざまな負荷に適応するように適応的に調整でき、パラメータの変化に対する制御システムのロバスト性を高めます。閉ループ制御の精度は、高精度フィードバック検出と効果的な誤差補償に依存しており、これらは二軸
レート
4. 1. 高精度角位置/角速度検出 :
レート
テーブルフレームの運動状態をリアルタイムで取得するために高精度検出要素が使用され、誤差補正の信頼できる基盤を提供します。一般的に使用される検出要素には、光電エンコーダー、回転変圧器、および円形誘導同期機が含まれます。その中で、円形誘導同期機は、高精度、高安定性、および強力な干渉防止能力により、高精度
レート
テーブルで広く使用されています。一方、光電エンコーダーは、高速応答速度と高分解能という利点があり、高い動的性能要件のあるシナリオに適しています。検出精度をさらに向上させるために、通常、マルチリードヘッド細分割技術が使用されます。複数のリードヘッドからの信号を重ね合わせ、細分割することにより、検出要素のマーキングエラーと設置エラーの影響が軽減されます。
2. 誤差補償技術: この技術は、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせて、
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。テーブルの動き中に存在する系統誤差とランダム誤差を補償し、制御精度を向上させるために不可欠です。系統誤差には、主に機械的伝達誤差、フレームの幾何学的誤差（2つの軸間の直交誤差、シャフトシステムの半径方向および軸方向の振れなど）、およびモーターのデッドゾーン誤差が含まれます。ランダム誤差には、主に負荷外乱、温度ドリフト、および外部振動が含まれます。補償戦略には、まず、レーザー干渉計などの高精度測定機器を使用して系統誤差を校正し、誤差モデルを確立し、制御中にリアルタイムでモデルを呼び出して誤差をキャンセルするオフライン校正補償があります。次に、負荷外乱や温度ドリフトなどのランダム誤差をリアルタイムで識別し、制御パラメータを動的に調整し、システムの干渉防止能力を向上させるオンライン適応補償があります。II. 二軸慣性試験の構造設計テーブル試験レート
:レートテーブルフレーム、シャフトシステムアセンブリ、伝達機構、支持構造、および保護装置で構成されています。各部分の設計は、テーブルの機械的性能と試験精度を直接決定します。
(I) コア構造の構成1. T
ableフレーム: 試験片を支持し、角運動を実現するためのコアコンポーネントとして、内側フレーム（ピッチ軸フレーム）と外側フレーム（方位角軸フレーム）で構成されており、軸システムアセンブリによって直交的に接続されています。フレーム設計は、剛性と軽量性のバランスをとる必要があります。剛性が不十分な場合、運動中に変形が発生し、姿勢精度に影響します。重量が過大になると、モーターの負荷が増加し、動的応答性能が低下します。高強度アルミニウム合金が通常、フレーム材料として使用されます。有限要素解析を使用してフレーム構造を最適化し、構造剛性を向上させながら重量を削減するために、補強リブを主要領域に追加します。2. : これは、r テーブルの高精度角運動を保証するコアコンポーネントであり、シャフトシステムの回転精度と安定性を直接決定します。シャフトシステムアセンブリは、主にスピンドル、ベアリング、ベアリングハウジング、およびロック機構で構成されています。回転精度を向上させるために、高精度転がりベアリング（アンギュラコンタクトボールベアリングや円すいころ軸受など）または静圧ベアリング（ガス静圧ベアリングや液体静圧ベアリング）が通常使用されます。転がりベアリングは、構造が簡単で、低コストで、応答が速いという利点があり、中〜高精度の
レート
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。ateテーブルに適しています。シャフトシステムアセンブリ中、ベアリングの予圧を厳密に制御して、スピンドルの半径方向および軸方向の振れを減らす必要があります。同時に、温度変化がシャフトシステムの精度に与える影響を軽減するために、温度補償設計が使用されます。3.
:: モーターの動きをレートテーブルフレームに伝達する役割を担い、その伝達精度は、レートレートテーブルフレームに直接接続し、中間伝達リンクを排除します。高い伝達精度、高速応答、および伝達バックラッシュがないという利点があり、高精度レート
4. 4. 支持構造と保護装置レートレートレートレート
レート格子が含まれます。1. : 2つの軸間の直交誤差は、二軸連動の精度に影響を与える主要な幾何学的誤差であり、正確な設計と組み立てを通じて確保する必要があります。構造設計段階では、2つの軸の中心線が厳密に直交するように、3Dモデリングを介してシャフトシステムコンポーネントの設置位置を最適化します。組み立てプロセスでは、レーザー干渉計を使用してリアルタイム測定を行い、ベアリングハウジングの設置精度を調整することにより、直交誤差を数秒以内に制御します。軽量化と動的バランス設計レート テーブルフレームと負荷間の重量配分の不均一性は、運動中に遠心力を発生させ、振動を引き起こし、動的精度に影響を与える可能性があります。したがって、レートテーブルフレームの軽量設計と、偏心質量を排除するための動的バランス試験と補正が必要です。動的バランス補正には、通常、重量の追加または削除が含まれ、
レート
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。3. 干渉抑制設計
:レートテーブル自体の機械的干渉（ベアリング摩擦や伝達クリアランスなど）と外部干渉（振動や温度変化など）は、試験精度に深刻な影響を与える可能性があり、構造設計を通じて抑制する必要があります。まず、ベースと地面の間に防振パッドまたはプラットフォームを配置して外部振動を吸収する防振設計を採用します。次に、テーブルの内部に加熱/冷却装置と温度センサーを設置してテーブルの動作温度をリアルタイムで制御し、温度変化がシャフト精度と材料特性に与える影響を軽減する温度制御設計を採用します。第三に、テーブルの動き中のケーブルと導管間の張力と摩擦を回避し、干渉トルクを軽減するために、配線と導管の設計を最適化します。
4. 試験片の設置とインターフェース設計: 試験片の設置精度は、試験結果の信頼性に直接影響するため、高精度設置インターフェースと位置決め基準の設計が必要です。位置決めピンやエンドフランジなどの位置決め方法が通常使用され、試験片の設置中心がテーブルの回転中心と一致するようにします。同時に、試験片と外部試験システム間の接続を容易にするために、必要な信号および電源インターフェースを予約する必要があり、インターフェース設計は、テーブルの可動範囲と精度に影響を与えないようにする必要があります。二軸慣性試験の運動制御原理と構造設計テーブルは有機的な全体を形成します。運動制御の高精度要件は、構造設計の高剛性と低干渉に依存しており、構造設計の最適化は、運動制御アルゴリズムの実装のための強固な基盤を提供します。慣性航法技術が高精度化と小型化に向かって発展するにつれて、二軸慣性試験の性能要件
レートテーブルも絶えず増加しています。将来的には、高度な制御アルゴリズム（インテリジェント制御やロバスト制御など）を高精度構造設計技術（付加製造や精密組立など）とさらに統合して、試験精度、動的応答性能、および レート
二軸慣性試験テーブルは、慣性航法システムと姿勢制御システムの性能試験に不可欠な機器です。2次元空間におけるキャリアの角運動をシミュレートすることにより、慣性デバイス（ジャイロスコープや加速度計など）および慣性システムレートテーブルの技術的性能は、慣性試験の精度と信頼性を直接決定し、そのコアは、高精度運動制御原理と高剛性、低干渉の構造設計に依存しています。この記事では、運動制御のコアロジック、主要技術、構造設計のコアコンポーネント、設計上の考慮事項について詳しく説明し、高精度な角運動シミュレーションを実現する内在的なメカニズムを明らかにします。I. 二軸慣性試験の運動制御原理レートT
able二軸慣性試験の運動制御の主な目的は、定速回転、角位置決め、正弦波振動
など、さまざまな試験シナリオにおける姿勢シミュレーションの要件を満たすために、2つの直交軸（通常は方位角とピッチ軸）で独立または連動した角運動を実現することです。その制御原理は、「コマンド生成 - 信号フィードバック - 誤差補正」の閉ループ制御システムに基づいており、運動計算、サーボドライブ、高精度検出などの主要技術を統合して、出力角運動の精度と動的応答性能を確保します。構造テーブルの重要なコンポーネントです。その主な機能は、システムのサーボ制御戦略の実装、システムの技術的性能と機能の実現、およびシステムの正常、安全、かつ信頼性の高い動作の確保として要約できます。レートテーブルの重要なコンポーネントです。その主な機能は、システムのサーボ制御戦略の実装、システムの技術的性能と機能の実現、およびシステムの正常、安全、かつ信頼性の高い動作の確保として要約できます。1. 原理:
レートテーブル制御は誤差制御理論に基づいており、コマンド値とフィードバック値の差が誤差であり、理想的な制御目標は誤差をゼロにすることです。この誤差は、PIDアルゴリズム、フィードフォワード補正アルゴリズム、摩擦補償アルゴリズムなどによって処理され、電圧値が生成されます。この電圧値は、産業標準のD/Aボードを介してモータードライバーへの入力として出力されます。モータードライバーは、与えられた電圧に従ってモーターを駆動してモーターを制御します。モーターは
レートテーブルフレームを回転させ、回転角度は角度エンコーダーによって取得され、角度測定モジュールとデータ収集カードを介して制御プログラム（つまり、フィードバック値）にフィードバックされます。このフィードバック値はコマンド値と比較され、この制御サイクルは誤差がゼロになるまで続きます。2. 制御ソフトウェア
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。レート: 制御システムは2つの独立したデジタルサーボ制御チャネルを備えており、マイクロコンピューター制御ドライバー-トルクモーター直接駆動フレームワークを備えたデジタルサーボ制御システムを採用しています。高精度フィードバック要素とデジタルコンバーターで構成されるデジタル角位置フィードバックループは、システムの精度と性能要件を満たしています。サーボシステムのメイン制御コンピューターとして産業用制御コンピューターを使用することで、システムの性能を実現し、システム制御戦略を効果的にテーブルの集中監視および統合管理レベルを形成し、主に非リアルタイムプロセスのオンライン統合管理、性能試験、安全保護設定、および監視機能を実現します。ソフトウェアの下層は、2次元テーブル制御システムの直接制御レベルであり、さまざまな独立したサーボ制御ループを形成するために使用されます。
中央監視システム（CMS）は、制御システム内の専用ハードウェアデバイスです。各チャネルのサーボシステムの動作状態を制御し、データを検出し、アラームを管理するために、インターフェースを介して制御ソフトウェアと直接通信します。CMSは、システム全体のセキュリティ保護と論理制御機能も提供します。
:サーボ制御スキーム: 制御システムは2つの独立したデジタルサーボ制御チャネルを備えており、マイクロコンピューター制御ドライバー-トルクモーター直接駆動フレームワークを備えたデジタルサーボ制御システムを採用しています。高精度フィードバック要素とデジタルコンバーターで構成されるデジタル角位置フィードバックループは、システムの精度と性能要件を満たしています。サーボシステムのメイン制御コンピューターとして産業用制御コンピューターを使用することで、システムの性能を実現し、システム制御戦略を効果的にコントローラー全体は、クラシックPIDコントローラー、ゼロ点事前補償に基づくゼロ位相差フィードフォワードコントローラー、適応摩擦補償器、および外乱オブザーバーに基づくロバストコントローラーの4つのコンポーネントで構成されています。位置閉ループ制御では、外乱オブザーバーに基づくロバスト制御方法が採用されています。外乱オブザーバーは、トルク外乱を抑制し、システムを線形化するために使用されます。基本的な考え方は、外部トルク外乱とモデルパラメータの変化によって生じる実際のオブジェクトと公称モデル出力の差を制御入力に等しくすること、つまり、等価外乱を観測し、制御に等価補償を導入して外乱を抑制し、制御システムのロバスト性を高めることです。位置閉ループの設計では、主にシステムの安定性と静的位置誤差を考慮し、ビットエラーと誤解釈の影響を取り除くために、位置フィードバックに効果的な論理フィルタリング対策を採用しています。位置閉ループコントローラーは複合制御を使用して、閉ループシステムの円滑な動作を保証し、オーバーシュートはありません。そのパラメータは、さまざまな負荷に適応するように適応的に調整でき、パラメータの変化に対する制御システムのロバスト性を高めます。閉ループ制御の精度は、高精度フィードバック検出と効果的な誤差補償に依存しており、これらは二軸
レート
4. 1. 高精度角位置/角速度検出 :
レート
テーブルフレームの運動状態をリアルタイムで取得するために高精度検出要素が使用され、誤差補正の信頼できる基盤を提供します。一般的に使用される検出要素には、光電エンコーダー、回転変圧器、および円形誘導同期機が含まれます。その中で、円形誘導同期機は、高精度、高安定性、および強力な干渉防止能力により、高精度
レート
テーブルで広く使用されています。一方、光電エンコーダーは、高速応答速度と高分解能という利点があり、高い動的性能要件のあるシナリオに適しています。検出精度をさらに向上させるために、通常、マルチリードヘッド細分割技術が使用されます。複数のリードヘッドからの信号を重ね合わせ、細分割することにより、検出要素のマーキングエラーと設置エラーの影響が軽減されます。
2. 誤差補償技術: この技術は、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせて、
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。テーブルの動き中に存在する系統誤差とランダム誤差を補償し、制御精度を向上させるために不可欠です。系統誤差には、主に機械的伝達誤差、フレームの幾何学的誤差（2つの軸間の直交誤差、シャフトシステムの半径方向および軸方向の振れなど）、およびモーターのデッドゾーン誤差が含まれます。ランダム誤差には、主に負荷外乱、温度ドリフト、および外部振動が含まれます。補償戦略には、まず、レーザー干渉計などの高精度測定機器を使用して系統誤差を校正し、誤差モデルを確立し、制御中にリアルタイムでモデルを呼び出して誤差をキャンセルするオフライン校正補償があります。次に、負荷外乱や温度ドリフトなどのランダム誤差をリアルタイムで識別し、制御パラメータを動的に調整し、システムの干渉防止能力を向上させるオンライン適応補償があります。II. 二軸慣性試験の構造設計テーブル試験レート
:レートテーブルフレーム、シャフトシステムアセンブリ、伝達機構、支持構造、および保護装置で構成されています。各部分の設計は、テーブルの機械的性能と試験精度を直接決定します。
(I) コア構造の構成1. T
ableフレーム: 試験片を支持し、角運動を実現するためのコアコンポーネントとして、内側フレーム（ピッチ軸フレーム）と外側フレーム（方位角軸フレーム）で構成されており、軸システムアセンブリによって直交的に接続されています。フレーム設計は、剛性と軽量性のバランスをとる必要があります。剛性が不十分な場合、運動中に変形が発生し、姿勢精度に影響します。重量が過大になると、モーターの負荷が増加し、動的応答性能が低下します。高強度アルミニウム合金が通常、フレーム材料として使用されます。有限要素解析を使用してフレーム構造を最適化し、構造剛性を向上させながら重量を削減するために、補強リブを主要領域に追加します。2. : これは、r テーブルの高精度角運動を保証するコアコンポーネントであり、シャフトシステムの回転精度と安定性を直接決定します。シャフトシステムアセンブリは、主にスピンドル、ベアリング、ベアリングハウジング、およびロック機構で構成されています。回転精度を向上させるために、高精度転がりベアリング（アンギュラコンタクトボールベアリングや円すいころ軸受など）または静圧ベアリング（ガス静圧ベアリングや液体静圧ベアリング）が通常使用されます。転がりベアリングは、構造が簡単で、低コストで、応答が速いという利点があり、中〜高精度の
レート
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。ateテーブルに適しています。シャフトシステムアセンブリ中、ベアリングの予圧を厳密に制御して、スピンドルの半径方向および軸方向の振れを減らす必要があります。同時に、温度変化がシャフトシステムの精度に与える影響を軽減するために、温度補償設計が使用されます。3.
:: モーターの動きをレートテーブルフレームに伝達する役割を担い、その伝達精度は、レートレートテーブルフレームに直接接続し、中間伝達リンクを排除します。高い伝達精度、高速応答、および伝達バックラッシュがないという利点があり、高精度レート
4. 4. 支持構造と保護装置レートレートレートレート
レート格子が含まれます。1. : 2つの軸間の直交誤差は、二軸連動の精度に影響を与える主要な幾何学的誤差であり、正確な設計と組み立てを通じて確保する必要があります。構造設計段階では、2つの軸の中心線が厳密に直交するように、3Dモデリングを介してシャフトシステムコンポーネントの設置位置を最適化します。組み立てプロセスでは、レーザー干渉計を使用してリアルタイム測定を行い、ベアリングハウジングの設置精度を調整することにより、直交誤差を数秒以内に制御します。軽量化と動的バランス設計レート テーブルフレームと負荷間の重量配分の不均一性は、運動中に遠心力を発生させ、振動を引き起こし、動的精度に影響を与える可能性があります。したがって、レートテーブルフレームの軽量設計と、偏心質量を排除するための動的バランス試験と補正が必要です。動的バランス補正には、通常、重量の追加または削除が含まれ、
レート
テーブルのアンバランスを最小限の範囲内に制御し、高速回転中の安定性を確保します。3. 干渉抑制設計
:レートテーブル自体の機械的干渉（ベアリング摩擦や伝達クリアランスなど）と外部干渉（振動や温度変化など）は、試験精度に深刻な影響を与える可能性があり、構造設計を通じて抑制する必要があります。まず、ベースと地面の間に防振パッドまたはプラットフォームを配置して外部振動を吸収する防振設計を採用します。次に、テーブルの内部に加熱/冷却装置と温度センサーを設置してテーブルの動作温度をリアルタイムで制御し、温度変化がシャフト精度と材料特性に与える影響を軽減する温度制御設計を採用します。第三に、テーブルの動き中のケーブルと導管間の張力と摩擦を回避し、干渉トルクを軽減するために、配線と導管の設計を最適化します。
4. 試験片の設置とインターフェース設計: 試験片の設置精度は、試験結果の信頼性に直接影響するため、高精度設置インターフェースと位置決め基準の設計が必要です。位置決めピンやエンドフランジなどの位置決め方法が通常使用され、試験片の設置中心がテーブルの回転中心と一致するようにします。同時に、試験片と外部試験システム間の接続を容易にするために、必要な信号および電源インターフェースを予約する必要があり、インターフェース設計は、テーブルの可動範囲と精度に影響を与えないようにする必要があります。二軸慣性試験の運動制御原理と構造設計テーブルは有機的な全体を形成します。運動制御の高精度要件は、構造設計の高剛性と低干渉に依存しており、構造設計の最適化は、運動制御アルゴリズムの実装のための強固な基盤を提供します。慣性航法技術が高精度化と小型化に向かって発展するにつれて、二軸慣性試験の性能要件
レートテーブルも絶えず増加しています。将来的には、高度な制御アルゴリズム（インテリジェント制御やロバスト制御など）を高精度構造設計技術（付加製造や精密組立など）とさらに統合して、試験精度、動的応答性能、および レート
