轉臺是檢測和評價飛行控制系統中的陀螺儀及加速度傳感器的主要設備。在飛行器控制系統半實物仿真中,將陀螺儀、加速度傳感器等敏感元件置放在轉臺的內框架中,轉臺模仿飛行器在空中飛行時姿態位置的變化,從而使其能感受到與飛行器實際飛行時較逼真的姿態變化信號。自動轉臺采用伺服電控技術,通過計算機對轉動軸進行高精度運動控制。
轉臺臺面所復現的角運動的自由度區別,轉臺相應地分為單軸、雙軸和三軸,如今還發展出了五軸轉臺。
1.單軸轉臺,臺面運動只有一個自由度,以垂直軸為中心進行轉動,只能模仿飛行器在一個平面內的角運動,是側重靜態或穩態性能的測試設備。如圖1所示。
2.雙軸轉臺,臺面運動具有二自由度,由垂直軸和水平軸組成,垂直軸做方位運動,水平軸做俯仰運動。如圖2所示。
3.三軸轉臺,臺面運動具有三自由度,由三個相對轉動的框架(外框、中框、內框)構成,三個框架軸相互垂直,分別用來仿真飛行器的方向、俯仰和滾動運動。三軸轉臺還可用于各種各種高精度跟蹤設備如大型射電望遠鏡、天文望遠鏡等的支承架。如圖3所示。
4.五軸轉臺,在其內面三軸可模仿三個姿態角運動,外面的二個軸作為目標仿真器之用,可將紅外導引頭的熱成像儀或透鏡系統裝在這兩軸的交叉處,最外面二個框架軸轉動時,目標仿真器可隨之做復合運動。如圖5所示。
圖1 單軸轉臺 圖2 雙軸轉臺
圖3 三軸轉臺 圖 4 五軸轉臺
自動轉臺實際上是一個高精度的多自由度的隨動系統,由精密機械臺體和高性能的控制系統兩部分組成。
01自動轉臺的臺體
它主要實現安裝被測敏感元件;為被測敏感元件提供必要的運動自由度。轉臺的臺體是機械設計部分,包括基座和軸框架。臺體各軸上均裝有減速齒輪,驅動電機以及角運動敏感元件(如反饋電位器、光電碼盤和測速機)和高精度導電滑環,被測敏感元件裝在與內框軸固聯的負載盤或支架上。為了防止隨動系統發生故障而連續旋轉,撞壞被試部件,各軸裝有限制轉角的限位裝置。減速齒輪裝有消除間隙的裝置(如偏心調節間距等)。各種引線通過各軸的中心孔以避免框架轉動時發生交叉和牽纏。
02自動轉臺的控制系統
自動轉臺的控制系統是一個典型的具有位置反饋、速度反饋和電流反饋控制的三環數字伺服控制系統。上位機的指令信號和反饋信號,經過運動控制器運算生成控制信號,控制信號經過驅動后,控制電機轉動來控制臺面轉動;同時,角位置傳感器將測得轉臺轉動角度反饋給運動控制器,從而形成閉環控制系統,對轉臺的運動進行精確控制。
圖5 自動轉臺結構原理圖
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