三轴转台仿真设计---设计说明书
三轴仿真转台控制系统的设计
三轴仿真转台控制系统的设计
作者:孙克诚王琪
来源:《无线互联科技》2015年第18期
摘要:文章介绍了一种无人机飞行半物理仿真平台的控制系统,本系统是以ARM处理器为核心控制器,采用模块化设计的方法,设计了一个三轴转台控制系统。系统采用PC机与下位机两级控制,使用积分分离式的PID控制算法,对三轴转台进行精确控制。控制系统能控制三轴转台转动并对平台上捷联惯导系统姿态信息进行实时测量,保存和显示。
关键字:三轴转台;PID算法;STM32;姿态控制;捷联惯导系统;
近些年来,随着现代战争的日益发展,无人机也因其无人驾驶的独特性能得到各国的重视与关注。飞行仿真转台能够真实地模拟出无人飞行器的动力学特性,在实验室中就能对飞行器的飞行姿态进行仿真,是检测无人飞控系统性能以及进行半物理仿真实验的重要装置。三轴转台的控制精度直接影响了仿真或调试、检测的结果,因此,三轴转台的控制系统设计往往决定了转台的质量。本文结合实际设计了一种可实时测量平台上传感器数据的飞行仿真转台控制系统。
1系统结构及总体方案设计
本三轴转台控制系统由惯性传感器模块、STM32微控制电路、OLED显示模块、按键输入模块、步进电机驱动模块、RS 232串口通信模块、编码器数据采集模块等部分组成。系统整体结构框图如图1所示。惯性传感器系统采集到原始信号,通过I2C总线发送给STM32微控制器,STM32控制器运用捷联惯导算法处理惯性传感器获得的数据,解算出转台的实时姿态。在LCD液晶显示屏上实时显示姿态参数,另外使用MAX3232将TTL电平转换成RS232电平,再与PC机的COM口连接,并将姿态数据打包成固定格式的串口数据包,通过串口发送给上位机软件,在PC端上位机软件实时动态显示姿态参数和波形曲线。在上位机软件上可以控制三轴平台的状态,模拟无人机的俯仰、翻滚、航向三轴方向上的姿态控制,控制信息通过COM口发送给STM32控制器,编码器模块采集三轴平台的转动数据经过PID算法处理后反馈给驱动电路控制步进电机转动,提高了三轴转台的转动精度。三轴平台与控制系统之间的数据采用光电隔离,防止电机干扰和损坏控制系统。
三轴转台结构介绍
三轴转台结构介绍
三轴转台是一种用于控制运动方向和角度的机械装置。它通常由三个相互垂直的轴组成,分别是水平轴、垂直轴和旋转轴。三轴转台主要用于航空航天、军事、船舶、机器人等领域的精密定位和追踪操作。
水平轴是三轴转台的基本轴之一,也是最基础的运动轴。它使转台能够在水平方向上进行平移运动,常用于改变转台的位置。垂直轴是另一个基本轴,它使转台能够在垂直方向上进行上下运动。通过控制垂直轴的运动,可以改变转台的高度。旋转轴是最重要的轴,它使转台能够在水平面内进行旋转运动。通过控制旋转轴的运动,可以改变转台的方向和角度。
三轴转台的结构设计要考虑到稳定性、精度和可靠性。为了保证转台的稳定性,常采用重型结构和防震装置来减少外界干扰对转台运动的影响。为了保证转台的精度,需要采用高精度的轴承和驱动装置,以及精密的控制系统。为了保证转台的可靠性,需要采用可靠的传感器和执行器,并进行合理的维护和检修。
在航空航天领域,三轴转台广泛应用于卫星地面测试和发射场测试。在卫星地面测试中,可以使用三轴转台模拟卫星在轨道上的运动,以验证卫星的姿态控制系统和传感器的性能。在发射场测试中,可以使用三轴转台模拟发射过程中的运动情况,以验证发射车辆和卫
星的适应性和可靠性。
在军事领域,三轴转台主要应用于导弹、雷达和光电设备的定位和追踪。通过控制转台的运动,可以实现对目标的精确定位和持续追踪,提高军事系统的作战效能和战场信息获取能力。
在船舶领域,三轴转台主要应用于船舶导航系统和海洋观测设备的定位和导航。通过控制转台的运动,可以实现对船舶航向和船首方向的控制,提高航行安全性和导航精度。同时,通过安装观测设备,可以对海洋环境进行实时监测和数据采集。
三轴雷达仿真转台设计
摘要
三轴雷达仿真转台是三轴转台的一种,本次设计的三轴雷达仿真转台主要用于某型机载雷达的测试。转台性能的优劣直接关系到仿真和测试试验的可靠性,是保证某型机载雷达的精度和性能的基础。本文针对三轴雷达仿真转台的机械结构设计进行了详细的讨论,并进行了理论论证及必要的计算,同时对本转台中使用到的测量元件及联轴器等其他原件的结构及原理作了简单的介绍,设计中采用铸铝合金作为台体的材料,实现了低转速、高精度的要求,并且减轻了整体的重量,使机构在满足:转角范围、速度范围、最大角加速度等设计参数要求的前提下,使结构设计尽量优化。本设计紧紧围绕着设计任务书中的各项指标,从内环开始至外环一步一步地展开设计。本文主要内容包括转台的总体结构论证、转台的详细结构设计、转台的误差分析等。结合转台设计的特点,本文重点讨论了转台机械结构的设计思想及设计过程。
关键词:三轴仿真转台;机载雷达;测量元件;联轴器:内环:中环:外环。
ABSTRACT
Three shafts radar simulation turntable is one type of the three shafts turntable . The three shafts radar simulation turntable in this design is mainly used to test a certain type of airborne radar. The simulation turntable has great influence on the reliability and credence of experimentation,so the precision accuracy of a certain type of airborne radar is based on simulation turntable.This paper discusses detailedly the design of mechanical structure of the three shafts radar simulation turntable . Then uses the principle to demonstrate it and do the necessary calculation . At the same time, introduce the principle and structure of measurement components and clutch and other components used in the turntable in brief . This design closely revolves around every targets in design assignment,and spreads out from inner frame to outer frame step by step. The chief content of this paper involves the demonstration of the general structure , the design of the detailed structure and the analysis of error of the turntable. Combining the designing character of the turntable ,this paper emphatically discusses the idea and the process in designing the turntable.
三轴无磁手动转台(20111012)
三轴手动无磁转台主要技术指标
一.机械部分:
1.1 转角范围和安装平面
井斜:0 °~360 °;
方位:0 °~360 °;
工具面:0 °~360 °。
1.2 测量精度和回转误差
三轴姿态角测量精度:≤±0.1°;
差分盘精度:≤±0.05°;
出具国家二级检测报告。
1.3 两两轴正交度
≤0.1°。
1.4 三轴相交度
≤1mm。
1.5 承重
≤10kg。
1.6 材料
转台全部采用铜、铝等无磁材料,材料的相对磁导率<1.01。
出具材料成分证明报告。
1.7 角度旋转和锁紧
三个轴均可任意进行角度旋转,也可在任何角度进行锁紧。
1.8 微调机构和离合机构
三个轴均配有涡轮蜗杆,以便可对目标角度进行微调。并带有离合装置,便于手动大范围快速旋转到目标位置后,再用涡轮蜗杆进行微调逐次逼近目标值。
1.9 调平
底座具有调平功能,底座平面上预留基准面,可使用水平仪实现高精度调平。
二.效果图:
1—水平调节支脚;2—方位刻度盘;3—方位锁定装置;4—角度传感器;5—微调手轮;6—工具面刻度盘;7—倾角锁定装置;8,9—倾角刻度盘;10—探管锁定钉;11—微调手轮;12—铭牌
(该图未加入微调和离合机构)
无磁底座:
三.主要配件清单及价格:
总价:12万(含17%增值税发票)。
小型无人机三轴飞行仿真转台设计
i n t r o d u c e d .T h e c o n t r o l s y s t e m a n d s o f t wa r e s ys t e m i s a n a l y z e d ,a n d t h e p r o g r a m i s wr i t t e n . Th e a n a l ys i s s h o ws t h a t t h e
小型 无人 机 的 三轴 飞行 仿 真转 台。介 绍 三轴 转 台主要 性 能 指标 和 转 台结构 ,对 伺 服控 制 系统 和伺 服软 件 系统 2个 方 面进 行 分析 ,编 写 了设计 程 序 。分 析 结 果表 明 :该 转 台具 有体 积 小 、成 本低 、精 度 高、使 用 方便等 特 点 ,为 小型 无
1 性 能 指 标
小 型 无 人 机 对 三 轴 转 台 主 要 性 能 指 标 的设 计 要 求包括 : 1 )最 大 承 载 能 力 :3 k g ; 2 )转 角 范 围 : 三 轴 均 连 续 无 限 ; 3 )转 台尺 寸 :5 0 0 mmx 6 5 0 mm;
f l i g h t s i mu l a t o r i s d e s i g n e d f o r t h e r e s e a r c h o f a s ma l l UAV.Pe r f o r ma n c e i n d e x a n d s t r u c t u r e o f li f g h t s i mu l a t o r i s
三轴仿真转台上位机软件设计
一 、弓 I一 转台是 航空、航 天领域进 行半实物物 理仿真试 验和测试 的‘t 要设 备, 它可以模拟b行器的多种飞行姿态,包括偏航,滚转和俯仰。转台控制系 统虽然存在SOFT型开放式数控系统发展的趋势[ 1] ,但是土流系统仍然采 用 工业 计算 机和 运动 控制 卡的 上下 位 机结 构。 运动 控制 膏作 为控 制系 统的 下 位机 ,依 靠其 高速 的计 算能 力和 专 用设 备的 特点 ,完 成转 台实 时控 制功 能 ,如 ;升 降速 计算 、行 程控 制、 多 轴运 动插 补等 。工 业计 算机 作为 上位 机 完成 非实 时控 制的 相关 功能 ,专 注 于人 机界 面, 实时 监控 和发 送指 令等 系统管理工作[2—3]。 追求 转台 控制 系统 与下 位机 的松 耦合是 系统 开发 的目 标之 一。 转台 控 制 系统 功能 的实 现技 术与 硬件 的关 系 紧密 ,随 着硬 件技 术的 发展 其更 新速 度 越来 越快 ,减 少转 台控 制软 件对 硬 件依 赖性 ,可 以加 强软 件的 通用 性和 可扩充性。 :、 三轴 仿真转 台系 统硬件 的构 成 本系 统 采用工 业计 算机 和运 动控 制卡 的十 下位 机结 构, 上位 机采 用工 控机( I PC) , 下位机采用 町编程多轴 运动控制 卡PMAC( Pr ogr ammabl e Mul t i Axi s Con t r ol l er ) 。 转台控 制系 统结构 如图 l 所示 :
三轴虚拟仿真转台系统设计及实现_刘正华
刘正华 尔联洁 刘金琨 徐春梅 ( 北京航空航天大学自动化科学与电器工程学院, 北京 %"""># )
5?@8<A: AB7CDE6FD;GH#$IJ88$;DJ$69
摘 要 该文主要采用虚拟样机技术, 利用 ’(’)* 软件实现三轴虚拟仿真转台系统的开发设计。该系统通过机械模型
虚拟仿真转台联合仿真分析及其实验结果
该 文 利 用 0)012 软 件 实 现 了 三 轴 虚 拟 仿 真 转 台 的 设 计
与开发。通过先对转台样机进行模态分析( 该文仅以某型转台 , 内框作为研究对象) , 获 得 该 型 转 台 内 框 名 义 传 递 函 数 ! "( #) 见公式( ; 同 时 利 用 24BC/4,D 设 计 系 统 ’) 参 数 及 前 馈 传 递 %) , 取名义传函的倒数, 且 % 取值为 "$& 。然后将 函数 ! $ ( #) ! $( #) 虚拟仿真转台系统的机械模型和控制率有机结合, 进行联合仿 真来设计和仿真真实转台系统, 如图 & 所示。
’(’)* 软 件 是 实 现 虚 拟 样 机 技 术 的 一 个 强 有 力 开 发 工
设计细 具。 ’(’)* 软件在产品研制周期中包括样机概念设计、 化、 设计验证、 试验规划和工作状态重演几个过程阶段。 在概念 设计中, ’(’)* 软 件 提 供 了 完 善 的 实 体 建 模 器 , 用 户 可 通 过 516789:; 模块转换,将 0’( 中 的 实 体 模 型 传 到 ’(’)* 软 件 中, 也可以利用 ’(’)* 软件本身提供的部件库、 约束库、 运动 发生器以及广义力和力矩, 产生系统模型。除了强有力的建模 工具外, ’(’)* 软 件 还 提 供 两 种 对 机 电 一 体 化 系 统 进 行 仿 真 工具 分析的方法。 一种直接利用 +<;= 模块提供的控制工具箱,
三轴飞行仿真转台控制系统设计
三轴飞行仿真转台控制系统设计
路平;刘凯;王龙
【摘要】为实现转台的高精度控制,设计了转台数字控制系统.该控制系统以MSP430单片机为控制核心,采用模块化的设计理念和开放式的结构形式,设计了转台控制系统的硬件电路,并对其功能和原理进行了论述.以VC+ +6.0为开发环境,设计了控制系统的上位机软件结构;以IAR EW 5.0为开发环境设计了控制系统的下位机软件结构.为验证控制系统的性能,进行了控制实验,结果表明:系统控制效果良好,达到了预期效果.
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2016(035)009
【总页数】5页(P110-113,117)
【关键词】三轴转台;控制系统;硬件电路;软件设计
【作者】路平;刘凯;王龙
【作者单位】军械工程学院无人机工程系,河北石家庄050003;军械工程学院无人机工程系,河北石家庄050003;军械工程学院无人机工程系,河北石家庄050003【正文语种】中文
【中图分类】TP273
三轴飞行仿真转台是一种在航空、航天等领域中进行模拟、仿真、测试等相关实验的半实物仿真设备,可以通过对三个框架实施不同的运动,模拟飞行器在空中的各种飞行动作和姿态变化,军事和民用价值日益突出。转台的内、中、外三个框架分
别模拟飞行器的滚转、俯仰、偏航运动[1]。
超低速、宽调速、高频响、高精度是仿真转台最重要的技术指标,设计合理的控制系统是实现转台技术指标的关键,关系到仿真结果的优劣[2]。转台控制系统作为转台系统的核心部件,主要用于控制转台转动,实现转台的飞行仿真功能。
本文设计了一种基于MSP430单片机的转台数字控制系统,从硬件设计、软件设计和系统调试与转台控制实验三个方面对搭建的转台数字控制系统进行了较为详尽的阐述。通过数字控制器实现对转台的闭环控制,控制策略采用软件程序实现,具有结构简单、控制精度高、抗干扰能力强、可靠性高等特点,控制效果良好。
三轴飞型转台的设计
摘要
航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济和国防实力的重要标志。而转台则作为航空、航天等领域中进行半实物仿真和测试的关键设备,也就在其研制过程中起到了极其重要的作用。
采用飞行模拟转台进行仿真不仅加快了武器与飞行控制系统的研制过程,也是研制费用大大降低,同时它是保证航空、航天型号产品和武器系统精度及性能的基础。因此,转台的研究与制造对航空、航天工业和国防建设的发展具有重要作用。
本次毕业设计主要工作有对现有三轴飞行转台进行调研和分析,明确三轴转台的工作原理和结构组成部分,同时对实验室现有状况进行考察并对其建模,给出其中现有各物件尺寸及相对位置,还有设计外框马达单通道试验结构、中框马达单通道试验结构和内框电机试验结构、撰写论文。
关键字转台;仿真;驱动元件
Abstract
Aviation and aerospace industry development level is an important symbol of national science and technology, economy and national defense strength. While the turntable as aviation, aerospace and other fields ofhardware-in-the-loop simulation and test of key equipment, also in the process of its development has played a very important role.
三轴电液仿真测试转台测控系统仿真分析与设计
摘要 :测控系统设计 是影响转台精度的关键 ,通过建立数学模 型和仿真 , 析 出测控系统 的主要影 响因素 ,同时使 用 分
模糊控制的方法实现同步控制并进行仿真分析,最终设计出合理的转台测控系统。
关键词 :液压转 台 ;测控 系统 ;同步控制 ;模 糊控制 中图分类号 :T 2 P 文献标识码 :A 文章编号 :10 — 8 1 (0 6 0 1 3 8 20 )5—14— 4 3
e c a tr fsmu ao ’ rcso r n l z d U i g f z yc n r l o y c rn s d v , a p rp it a u e n n o t l n ef cos o i l tr Sp e iin we ea ay e . sn z o t rs n h o im r e u of i n a p r e me s r me t d c nr o a a o s se w sd sg e o i s ltr y t m a e in d f rt s i a o. h mu
HY-TB3CNC三轴机器说明书
HY-TB3 CNC系列说明书
------三轴感谢您选择我们公司的产品,为您更好更快的使用数控产品,请您阅读本手册,主轴开机前请确认水泵已启动水冷功能,安装软件后请按本说明书中图5与图6设置再联机测试:
产品图片:
产品尺寸图:
产品参数:
1:产品外观尺寸高580*长699*宽610(MM)
2:有效行程300*400*(150)(MM)
3:1605精密滚珠丝杆
4:XY导轨为直径20加硬镀铬轴.Z轴导轨为直径16加硬镀铬轴5:XYZ3轴57*78步进250 OZ/IN(2.2N/CM)
6:重复定位精度0.01mm,加工精度0.02MM
7:加工速度0-4000MM/分
8:X轴工作台最大负载50KG,80四轴夹头最大负载30KG
50四轴夹头最大负载15KG,五轴工作台最大负载15KG。
9:不锈钢后档板
10:集成24V350W开关电源
11:800W水冷变频工业主轴
12:1500W工业主轴变频器
13:4轴专业驱动板,配液晶数显与手柄,可脱机手动编程与路径记录脱机重复加工
14:可升级4轴与5轴
信号波形和时序
操作说明:
1:按手柄ST按键进入下级设置菜单,设置完成按OK键返回主工作介面2:按手柄CL按键四轴相应轴清0,按B1换下一行,按OK键退出清0 3:四轴实时记录电脑运行坐标与手动移动坐标,显示值为电脑运行数据+手动移动数据
===================================================
1:为确保对刀精准性,对刀前需核对提刀高度的参数与刀具直径是否设置正确,
2:需确认对刀仪接线与限位开关接线状态是否正常。
三轴手动转台设计
2 三轴手动转 台的结构设计
2 . 1 总体 结 构 的设计
根 据三轴 手 动转 台 的设 计要 求 , 转 台采用 U - O 一 0结 构 , 外框为音 叉 ( U型 ) 结构 , 中环 为 封 闭 的 0 型, 内环平 面 载 物 台 为 0结 构 。采 用 高精 度 齿 轮 传 动 和增 量式 光 电编 码 器 作 为 角度 传 感 器 。三 个 框 架 设 计应遵循 提 高刚度 减少 转动 惯量 的原 则 , 同时要 考 虑加 工工 艺性 和后 期 的可 维 护性 。设计 时需 要 从
图 4 外框转 台主轴及轴 承支撑计算简 图
图5 中框 、 内框轴承 支撑计算 简图
图 3 手 动 转 台总 体 结 构
中框 及 内框 轴承支 撑处 与工 作 台 中心 轴线 重合 ,
所以 6 中 ̄ <4 1 0 / 2 ) < t a n 0 . 0 5 , 6  ̄ <3 6 0 / 2 x t a n 0 . 0 5 , 计算
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全自动三轴试验系统操作手册(DS08、ZS08型)说明书
全自动三轴试验系统
操作手册
(DS08、ZS08型)
北京华勘科技有限责任公司
2013年05月
目录
第1章安装调试
1.1采集器、控制器前后面板说明‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
1.2气、水管路连接‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
1.3试验软件安装‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3 第2章试验参数
2.1传感器参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3
2.2通用参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4
2.3剪切通用参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5
2.4等向固结参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5
2.5 K0固结参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6
2.6一个试样多级加荷剪切参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6
2.7反压饱和试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7
2.8基床系数试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7
2.9弹性模量试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2.10体积变形模量试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2.11剪切模量试验参数‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8 第3章操作命令
3.1 常用操作命令‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥9
3.2其它操作命令‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10 第4章试验准备与实施
三轴工作台课程设计
三轴工作台课程设计
一、课程目标
知识目标:
1. 学生能理解三轴工作台的基本结构及其在数控加工中的应用。
2. 学生能够掌握三轴工作台的运动原理及其编程控制方法。
3. 学生能够了解三轴工作台的安全操作规程及日常维护知识。
技能目标:
1. 学生能够独立进行三轴工作台的基本操作,包括启动、停止、回零等。
2. 学生能够运用所学知识,完成简单的三轴工作台编程任务。
3. 学生能够运用三轴工作台进行简单的零件加工,并达到规定的尺寸精度。情感态度价值观目标:
1. 培养学生对数控加工技术的兴趣,激发他们学习相关知识的热情。
2. 培养学生的团队协作意识,使他们能够在小组讨论和实践中相互帮助,共同提高。
3. 培养学生的安全意识,使他们重视三轴工作台操作过程中的安全问题,养成良好的操作习惯。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,结合理论知识和实际操作,帮助学生掌握三轴工作台的使用。
学生特点:学生为初中年级,具有一定的物理知识和动手能力,对新鲜事物充满好奇心。
教学要求:注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,提高学生的
动手能力和创新能力。在教学过程中,将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容
1. 三轴工作台的结构与功能:介绍三轴工作台的基本结构,包括X、Y、Z轴的运动原理和坐标系统,使学生理解其在数控加工中的作用。
相关教材章节:第二章第二节《数控机床的结构与功能》
2. 三轴工作台的操作与编程:讲解三轴工作台的操作方法,包括启动、停止、回零等基本操作,以及简单的编程指令和应用。
相关教材章节:第三章《数控编程基础》
三轴转台结构设计
三轴转台结构设计主要包括以下部分:
机械结构:三轴转台机械结构主要包括底座、转台台体、中心轴、轴承等部分。其中,底座是整个转台的基础,必须具有足够的刚性和稳定性,以支撑整个转台台体的重量和转动时的动态载荷。转台台体是实现转动的主要部件,其设计应考虑到加工精度、转动惯量、负载能力等因素。中心轴是连接底座和转台台体的关键部件,需要具有足够的刚性和耐磨性,以承受转动时的动态载荷和摩擦力。轴承是实现转动的关键部件,需要选择适合的轴承类型和规格,以保证转台的转动精度和使用寿命。
控制系统:三轴转台控制系统包括控制系统硬件和软件两部分。控制系统硬件主要包括控制器、驱动器、传感器等部分,用于实现转台的精确控制和监测。控制器是控制系统的核心部分,可以接收来自上位机的指令,并根据指令控制驱动器的输出,以实现转台的精确转动。驱动器是控制系统的执行机构,可以根据控制器的指令输出合适的电压或电流,以驱动电机转动。传感器是控制系统的反馈机构,可以实时监测转台的位置、速度等参数,并将参数反馈给控制器,以实现闭环控制。控制系统软件是实现精确控制的核心部分,可以采用各种控制算法和策略,以实现转台的快速、稳定、精确的转动。
负载结构:三轴转台负载结构主要包括负载安装板、负载支撑架等部分。负载安装板是用于安装各种测试设备和仪器的部件,必须具有足够的刚性和平整度,以确保测试设备的稳定性和测试精度。负载支撑架是用于支撑负载安装板的部件,必须具有足够的承载能力和稳定性,以承受各种测试设备和仪器的重量和动态载荷。
总之,三轴转台结构设计需要综合考虑机械结构、控制系统和负载结构等方面的因素,以确保转台的精度、稳定性和可靠性。同时,还需要根据实际应用需求进行优化和改进,以满足特定的测试要求和使用场景。
毕业设计(论文)-三轴雷达仿真转台机械结构设计(含全套CAD图纸)
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第1章绪论
1.1 课题背景
远古时代,人类的祖先面对着充满神秘色彩的天空,编织出许多美丽、动人的神话、传说故事。这些故事经过无数代人的流传,便真有了冒险者,不惜生命代价尝试原始的飞行探险。
1903年12月17日,莱特兄弟第一架动力飞机的试飞成功,使人类飞行的梦想变为现实。但是人类并没有为此而满足,他们将眼光瞄准了更遥远的宇宙空间。1926年3月16日,美国人戈达德制成了世界首枚液体火箭。1957年苏联卫星首次进入太空。1969年7月20日,阿波罗11号飞船登月成功。1981年4月12日,世界上第一架航天飞机哥伦比亚号发射。从此人类进入了宇宙探险时代。最早,飞行器上天之前要用许多实物进行实验研究,这样不仅造成许多财力、物力、和人力的浪费,而且有限的实验所获得的规律也不是十分的准确,其中存在很大的偶然性。随着人类航天活动的越来越频繁,对设备的可靠性及经济性的要求也越来越高。尤其是近几年来几次重大的航天飞行事故促使人们对以往的实验手段进行了深刻的反省,开始了仿真测试设备的研究,仿真转台就是在这样的背景下产生和发展起来的。二十世纪七十年代后,计算机尤其是数字计算机的发展为仿真技术提供了更高的技术基础。现在仿真转台已应用到航空、航天设备的研制和测试的各个环节。
1.2 仿真转台的国内外发展状况
1.2.1 国外仿真转台的发展状况
美国是世界上最早研制和使用转台的国家,它的第一台转台于1945年诞生于麻省理工学院。从那时起直到现在,美国的转台研制和使用,无论在数量、种类,还是在精度和自动化程度上都居于世界领先水平,代表了当今世界转台的发展水平和方向。此外,英、法、德、俄等国也投入了大量的人力、财力进行仿真转台的研究。但是以
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目录
摘要 (3)
Abstract (4)
1 绪论 (6)
1.1 引言 (6)
1.2 国外研究状况 (6)
1.3国内研究状况 (6)
2 三轴转台的机械设计 (8)
2.1 三轴转台的概述 (8)
2.1.1 三轴转台的性能指标 (8)
2.1.2三轴转台工作原理概述 (8)
2.1.3 伺服驱动电机的选择与计算 (9)
2.1.4 直流力矩电机的计算分析 (12)
2.1.5 框架的选材 (13)
2.2 转台结构的设计 (14)
2.2.1 外环装配示意图 (14)
2.2.2 中环装配示意图 (15)
2.2.3 内环装配示意图 (15)
2.2.4 总装配示意图 (16)
2.2.5 零件示意图 (16)
3 伺服系统的总体设计 (17)
3.1伺服系统的组成 (17)
3.2 三轴转台的工作原理 (18)
3.3 伺服系统硬件的选择 (18)
3.3.1 直流电机驱动器的选择 (19)
3.3.2 圆光栅编码器增量式YGM506 的选择 (20)
3.3.3 稳压器的选择 (20)
3.3.4 软件可编程器件的选择 (21)
3.3.5 串口卡的选择 (21)
3.4 伺服控制系统的硬件接线图 (23)
4 三轴转台的运动仿真 (24)
4.1 概述 (24)
4.1.1 主要优点 (25)
4.1.2 研究复杂的实际情况 (25)
4.2 三轴转台仿真过程[20] (26)
5 结论 (28)
6 工作展望 (29)
致谢 (30)
参考文献 (31)
2王伟
摘要
航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济及国防实力的重要标志。在航空航天领域中, 惯性导航和制导技术是一项核心技术, 三轴转台是测试惯性元件及半实物仿真的重要非标设备, 其性能的好坏直接影响仿真和测试的可靠性和置信度。
三轴转台是以控制理论、相似理论、系统技术和信息技术为基础,利用计算机和专用物理设备为工具,为惯性导航和制导系统仿真试验提供平台的关键设备【1】。它能够复现空间质心运动中的转角、角速度、角加速度等物理指标。由此,可以在地面试验室中真实地模拟导弹、飞行器等在空中的各种飞行姿态,以对敏感元件、惯导系统、执行机构等加以测试。将昂贵的实物试验转化为试验室中可预测、可重复性研究,为实物试验提供充分的技术指标和试验数据。
本文先建模设计,对转台的机械结构进行设计,并对一些标准件进行了选择,主要轴的设计,对一些装配关系进行了二维或者三维的建模。
其次,对控制系统进行了分析和选择,包括电机的选型,驱动器的选型,编码器的选型,接口扩充的选型,以及相关元件的选型,详细见附图(电控图)。其中搭建基本的硬件设备,采用软件的控制方法,设置控制系统的各模块选择,实现转台系统的运行功能,完全实现对转台的控制。(尤其是角速度和角位移的测量是本系统成为高精度转台仿真的关键性选择之一)。
关键词:三轴转台伺服系统建模直流电机
3
Abstract
Aviation, aerospace industry development level is a national science and technology, economy and an important symbol of national defense capabilities。In aerospace field, inertial navigation and guidance technology is a core technology, three axis turntable is testing inertial components and hardware-in-the-loop simulation of important non-standard equipment,who will have a direct impact on the performance of simulation and test reliability and confidence。
The three-axis turntable is control theory, the similarity theory and system technology and information technology as the foundation, based on the computer and special physical equipment for the tool, for inertial navigation and provide the guidance system simulation experiment platform of key equipment。It can reiteration the corner space centroid movement, angular velocity and Angle acceleration physical parameters and so on。Thus, can be in the ground in the lab, real simulation of missiles, aircraft in the air each kind of etc, in order to flight attitude is sensitive components, inertial system, executive agencies to test。The real test will be expensive can predict into laboratory research and repeatability, to provide adequate for physical test the technical indexes and test data。The real test will be expensive can predict into laboratory research and repeatability, to provide adequate for physical test the technical indexes and test data。
This paper first modeling design, stabilized the mechanical structure design, and the choice of some standard, main shaft design, for some assembly relation of the two-dimensional or three-dimensional modeling。
Secondly, to control system is analyzed and options, including motor selection, drive selection, encoder Selection, interface expansion, and related components selection of selection。(Detailed control chart is saw)One set of hardware equipments, adopts the basic control method, setting of the software of the control system, realize the turntable each module selection of system operation function, fully realize the control of turntable。(Especially, the angular velocity and angular displacement measurement is this system become the key choose high one of simulation turntable)
4王伟