三轴雷达仿真转台设计
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。
一种可全方位移动的三轴转台结构设计
一种可全方位移动的三轴转台结构设计摘要：本文介绍了一种适用于一些小型飞行器模拟测试的实验平台，按要求对其结构进行了设计，并制作了实验的样机。
该实验平台实现可以三个旋转自由度和地面的全方位移动，并且该平台不需要驱动元件，结构简便实用。
关键词：三轴转台;全方位移动;结构设计引言三维转台作为航空、航天研究中的关键地面设备是导航制导设备的关键，所以转台的技术研究一直受到发达国家航空航天领域的高度重视。
三轴转台是用于飞机，导弹，飞船等其他飞行器及地面半实物仿真的关键设备，它可在实验室环境内实时地模拟复现飞行器在空中的动力学特性和飞行器在空间进行中滚转、俯仰、偏航等的运动姿态，转台技术广泛应用于航空、航海、国防建设领域中。
目前，各国研究制作的转台都是带有驱动机构的大型控制转台，这些测试转台无论是机械结构还是测量控制系统都极其复杂，转台的制作使用成本昂贵，操作复杂;而且，这些平台大多是不可自由移动的。
这对于一些需要在地面自由移动的小型简易的实验飞行器和其他一些需要低成本半实物仿真的设备，显然是不适合。
而针对这种在地面自由移动，低成本，使用、操作方便的飞行器设备实验仿真测试平台。
本文提出一种新的可全方位移动的三轴转台设计。
1.结构设计1.1整体结构方案设计按照设计要求，本设计具体地说是一种可全方位移动的三轴转台，包括彼此转动连接的转动部分及移动平台，转动部分包括转杆、中环及外环，移动平台包括底座、支杆及万向轮，外环转动安装在底座上，底座上沿周向均布有多个支杆，每个支杆均连接有万向轮，通过万向轮实现水平方向前后、左右两个平移自由度;中环转动安装在外环内，转杆作为被测对象的载体转动安装在中环内，通过转杆相对于中环转动、中环相对于外环转动及外环相对底座转动实现三个旋转自由度，如图1所示。
图1 转台三维模型1.2转动部分结构设计转台的转动部分包括中间转杆、中环及外环，具体情况可以参照图1。
中环和外环采用的正八边形的形状。
三轴转台仿真设计---设计说明书
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。
三轴转台控制系统校正与仿真设计
辉
葫芦 岛 １５ ０ ） ２ ０ １
摘
要
做为一种用于特定研究 目的的试验和测量系统 ， 三轴转 台存在着 内部和外部各种各样 的误差 因素。文章针对
主要误差源之一的三轴 转台控制系统进行 校正 ， 并对校正后 的系统做计算机仿真 ， 有效提高 了系统精度 ， 满足 了模拟试验需
求。
关键词
ｔ ｅｗｏ ｋ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｕｒｍ ｎ． Ｋｅ ｏ ｄ ｔ ｒ ｅ ａ ｉ ｕ ｎ ａ ｌ ，ｃ ｎ ｒ １ｓ ｓ ｅ ，ｃ ｍｐ ｔ ｒｅ ｌｔ ｎ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｈ ｅ － ｘ ｓ ｔ ｒ ｔ ｂ ｅ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ ｏ ｕ ｅ ｍｕ ａ ｉ ｏ Ｃｌｓ ｍ ｂ ｒ ＴＰ１ ａ ｓ Ｎｌ ｅ ３
ｇ／ 为 电气 时间常 数 。 ｒ 转 台伺 服 系 统 的 被 控 对 象 比较 复 杂 ， 果 把 如 诸如摩 擦 、 力矩 干 扰 等 对 控 制 不 利 的 问 题 都 集 中 到位 置 环 来解 决 ， 很 难 实 现 要 求 的性 能 指 标 。 则
＊
收 稿 日期 ：０ ９年 １ ２０ ２月 １ ７日， 回 日期 ：０ ０ １月 ２ 日 修 ２１年 ０
响应输人信号的快速性 ， 提高系统 的频带宽度， 可
以加快 系统 的响应 速度 ； 对 数字 测角装 置应 有 足够快 的反 应 速度 ， 并对
其 中 一 （ ） （ ｒ・ ／ Ｋ ・ ） Ｋ 为机 电时 间常数 ， 一
采取相 应措施 尽 可能 的消 除各类 误 差 源 ， 进 行模 是 拟试验研 究过 程 中十分 重要 的环 节 ， 于提 高 转 台 对 精 度具 有十分 重要 的意 义 。 通 过分 析三轴 转 台 的结 构原 理 ， 并经 过 具 体 的
三轴仿真转台上位机软件设计
求发 送指 令给 伺服 驱动 器， 由伺 服驱 动器驱 动伺 服电 机执 行相 关指 令。 交 流伺 服系 统是 由交 流伺 服放 大器 、交 流伺服 电机 和光 电编 码器 组成 的闭 环 控制系统。伺服放大器接受来QPMAC卡的脉冲信号( 脉冲的个数和频率分 别对应位置和速度的给定值) ，并以此为给定值控制电机的转动。伺服放 大器 从光 电编 码器 获得 闭环 系统 的位 置反馈 信号 ，并 将此 信号 传给 电机 控 制#。
[ 关键词] 转台上位机软件PMAC 中图分类号：TP273+．5 文献标识码： ^ 文章编号；1671 - - 75 97( 2 008 ) 111 0116 一02
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。
转台控制系统的设计思路是采用人机交互界面的形式，实现转台指令的收发以及转台的检测；通过下位机即转台的数字控制器实现对转台的高精度控制。
三轴虚拟仿真转台系统设计及实现_刘正华
作者简介： 刘正华， 北京航空航天大学博士研究生， 研究方向： 虚拟样机， 建模与仿真， ,() 2 0’( 2 0’5 。
计算机工程与应用
!""#$%&
!N
箱中提供了简单的线性控制模块和滤波模块， 可以方便地实现 前置滤波、 ’() 控制和其他连续时间系统的模拟仿真。 另 一 种 方法是使用 *+,-.+/ 模块，将机械系统仿真分析工具同控制设 计仿真软件有机地联系起来， 最终实现整个虚拟样机系统的设 计与开发。在实际系统开发中， 后一种方法可以很方便将机械 模型与先进控制率有机结合起来， 进行联合仿真； 同时可以简 化数学模型的建立，最终获得该控制率下的机电联合仿真结 果。 该文正是采用后者方法， 建立起虚拟转台系统模型， 通过加 载控制率进行机电联合仿真分析， 最终输出分析结果。
调用接口， 将转台零件图形库调入软件平台实现模型装配； 再通过 ’(’)* 与 )’KL’M 软件之间的仿真接口， 将控制器 调入转台样机； 最终实现机械模型和控制方法的联合仿真分析， 获得虚拟转台的特性， 包括样机传函和三框运行动 静 态 精度等特性状况。 关键词 虚拟仿真转台 虚拟样机 虚拟装配
虚拟仿真转台联合仿真分析及其实验结果
该 文 利 用 0)012 软 件 实 现 了 三 轴 虚 拟 仿 真 转 台 的 设 计
与开发。通过先对转台样机进行模态分析（ 该文仅以某型转台 ， 内框作为研究对象） ， 获 得 该 型 转 台 内 框 名 义 传 递 函 数 ! "（ #） 见公式（ ； 同 时 利 用 24BC/4,D 设 计 系 统 ’) 参 数 及 前 馈 传 递 %） ， 取名义传函的倒数， 且 % 取值为 "$& 。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。
三轴测试转台结构设计与分析
三轴测试转台结构设计与分析作者：王晨晨来源：《科学导报·学术》2020年第33期摘要：本文介绍了一种用于天线测试的三轴重载高精度转台，转台各轴均采用双电机驱动的方式实现齿轮消隙，实现较高的定位精度。
文章详细介绍了转台的技术指标及结构组成，并对传动链功率设计进行了计算校核。
使用Hyperworks/optistuct软件有限元建模，对搬运器进行各工况下变形和强度的力学分析。
分析结果表明，整机安全裕度符合设计指标要求。
关键词：三轴测试转台;定位精度;双电机消隙;驱动回差;引言高精度的重载测试转台作为关键设備，在雷达天线内场、外场标定中起着不可替代的作用，其承载能力、测角精度和定位精度直接关系到测试实验的可靠性和置信度。
其中，精密三轴天线测试转台可在实验环境下模拟重型天线实际工作时的各种姿态，复现其不同姿态下的微波场特性，从而对其微波器件的功能和性能反复仿真、测试和标定，是天线近场测量的重要设备之一[1-3]。
随着雷达天线阵面尺寸重量的大型化和高精度化，对测量标定转台设备的性能和精度要求也在不断提高。
因此，高精度重载多轴测试转台的研究和制造，对航空航天及国防建设有重要意义[4]。
本文所述三轴转台主要为位置和随动功能转台，承载较大，为侧重静态稳态性能的角度指示型测试转台。
其可承载较大负载并实现三轴大范围转动，并可在大负载下保持在空间的稳定指向;可接收上位机的控制指令，实现相应的上方位、俯仰和下方位任意位置定位或随动运动，引导被测天线精确指向目标，并可长时间锁定在该位置，以满足标校测试要求。
1.技术指标及结构系统组成三轴测试转台由上、下方位轴和俯仰轴组成，各轴均具有定位锁定及掉电位置锁定功能。
其中上、下方位轴配置导电滑环，可360︒连续旋转，其它基本技术指标如下：三轴转台主要由上方位转台、俯仰轴系和下方位转台三大部分组成。
上方位转台由上台面、上回转支承、精密减速机、驱动齿轮、汇流环、双级旋变和上底座等组成;俯仰框架主要由主齿轮、中心主轴、轴承组、二级减速齿轮、限位开关、双级旋变、俯仰框架和限位挡块组成;下方位转台由下台面、下回转支承、精密减速机、驱动齿轮、汇流环、双级旋变和下底座等组成。
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AbstractAviation 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.The flight simulation turntable simulation not only speed up the process of development of weapon and flight control system, also is development cost is greatly reduced, at the same time it is to ensure that aviation and aerospace model product and the basis of weapon system accuracy and performance. Therefore, the study of the turntable and manufacturing for the development of aviation, aerospace industry and national defense construction plays an important role.The graduation design main job is to the existing research and analysis for three axis turntable flight, clear the working principle and structure of the three-axis turntable part of inspection for the laboratory existing conditions and its modeling, given the current size of various objects and the relative position, and the design frame motor single channel of frame structure, the test motor single channel test structure and frame motor test structure, writing essays.Keywords turntable;simulation;driving element目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1 课题研究的目的、背景和意义 (1)1.2 国内外测试转台的发展概况 (1)1.2.1 国外对测试转台的研究 (1)1.2.2 国内对测试转台的研究 (3)1.3 未来转台发展趋势 (5)1.4 本章小结 (5)第2章半实物仿真 (6)2.1 半实物仿真系统定义 (6)2.2 半实物仿真的先进性及其特点 (6)2.3 半实物仿真的基本组成和原理 (6)2.4 三轴飞型转台与半实物仿真 (7)2.5 本章小结 (8)第3章三轴转台的概述 (9)3.1 三轴转台工作原理的概述 (9)3.2 仿真转台驱动原件的选择和标准 (9)3.2.1 液压驱动的优缺点 (9)3.2.2 电机驱动的优缺点 (10)3.3 驱动型式的选择 (10)3.4 本章小结 (11)第4章驱动元件试验场地 (13)4.1 实验室地基 (13)4.2 储能器 (13)4.3 实验室整体建模 (14)4.4 本章小结 (15)第5章外框马达单通道实验方案 (16)5.1 试验环境 (16)5.2 马达受力计算 (16)5.3 负载盘设计 (16)5.3.1 设计条件 (16)5.3.2 偏载件 (17)5.3.3 负载盘 (17)5.3.4 负载总成 (18)5.4 底座 (19)5.5 外框驱动元件试验结构 (21)5.6 本章小结 (22)第6章中框马达与内框电机试验 (24)6.1 中框马达试验 (24)6.1.1 试验环境 (24)6.1.2 模拟负载 (24)6.1.3 底座 (25)6.1.4 安装弯板 (25)6.2 内框电机试验 (25)6.2.1 模拟负载 (25)6.2.2 电机的安装及固定 (25)6.3 中框马达和内框电机试验 (26)6.4本章小结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录1 (32)附录2 (36)第1章绪论1.1课题研究的目的、背景和意义航天、航空以及航海事业的发展水平反映了一个国家的综合国力，体现了一个国家的经济发展水平、科技发展水平以及军事实力的综合体现。
三轴转台台体结构设计
三轴仿真转台作为航空、航天等领域中进行半实物仿真和测试的关键设备在飞行器的研制过程中起着极其重要的作用。三轴仿真转台性能的优劣直接关系到仿真和测试实验的可靠性和置信度，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，三轴仿真转台的研究和制造对航空、航天工业和国防建设的发展具有重要意义。
仿真转台性能的优劣直接关系到仿真试验可靠性和置信度，是制导回路精度的关键。这给兼顾岸舰和舰空导弹导引头仿真的三轴仿真转台高实时、高精度和高频响等技术指标提出了很高要求，这给仿真转台的总体方案确定和研制提出了新的课题，也给转台测控系统设计与实现提出了更高的要求。世界上一些军事大国，如美国、俄罗斯、德国、法国等都特别重视仿真系统的研究开发，投入大量的人力、物力。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(MIT)。至今为止，美国转台的研制和使用，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地位，代表了当今世界转台的发展水平和方向。英、法、德等国也从事转台的研制工作，但无论投入的人力和财力，还是所达到的水平都不如美国。俄罗斯的惯性技术水平也较高，但由于保密性强，对其具体情况了解不多。美国60年代开始，对转台的主要部件如轴承、驱动元件、角度传感器和检测仪器进行了系统的改进，研制成功了专用于转台的空气轴承，大调速比、高精度液压马达和高分辨率的角度传感器，并开发了宇航专用飞行仿真软件，实现了系统仿真由模拟系统向数字仿真系统的转变，由部分功能仿真向全弹道仿真的转变，代表了目前国际的先进水平。1969年之后，美国的转台设计和制造进入了系列化阶段:位于宾夕法尼亚匹兹堡的康特维斯-戈尔兹公司(Conirvs- Goez Cooperatio，简称CGC)成为美国制造惯性导航测试设备和运动模拟系统的主要厂商，并一直代表着美国乃至世界惯性设备，尤其是转台的发展水平。从70年代初开始，CGC着手研制并生产系列多轴陀螺测试转台，1972年为DraPer实验室的第三代陀螺仪和Honeywen公司的静电支撑陀螺仪研制成功了53D型和53E型转台，1978年为西德航空航天研究试验院研制成功了53G一型转台。53系列转台台体的形式均为多轴，其中53B型为四轴惯性制导测试系统，53D型、53E型、53G型、53W型为三轴转台，普遍采用了气浮轴承，轴系回转精度和正交精度均达到角秒级，使用感应同步器作测角元件，测角精度和定位精度均达到1角秒。1984年CGC公司开始研制“高精度三轴测试台ITATT''，ITATT''是超精密三轴测试设备，其三轴的综合指向精度小于1’’，0.001~200°/s下的瞬时速率误差<=10^-6。ITATT在轴承、台体结构、驱动装置、测角系统、控制方法、电气系统和信号传输与处理方面都有许多新技术得以应用，比如采用有源磁悬浮轴承。随着寻的制导半实物仿真的需要，国外还研制出五轴转台。美国卡坷公司生产的5一450R.5型转台，其内面三轴模仿导弹的姿态角运动，外面两轴用于目标仿真。仿真系统进入了实用化和商业化阶段，对高精度导航控制系统的研发起了极大的促进作用。由于仿真转台在军事和国防上的敏感性，国外一直对我国进行技术封锁和禁运。
无人艇载三轴雷达转台结构设计分析
无人艇载三轴雷达转台结构设计分析摘要：随着我国科学和技术的不断发展，促进了无人艇的发展，在无人艇上装载的雷达设备，在设计方面有一定的要求，一般使用较多的是三轴伺服转台。
在实际设计过程中，通常采用模块化思想进行设计，将伺服转台的三个轴系与传动机构结合，在此基础上对轴系精度进行分析，运用相关软件对主要结构和要件的分析，并且经过相关验证后，使转台设计满足相关的指标和要求。
关键词：三轴雷达；转台结构；设计；仿真分析在现代的军事领域当中，雷达是必不可少的重要装备，不仅可以获取陆、海、空相关数据资料，还可以在战场上全天候地获取战略和战术情报，是当代防天，防空，防海以及防陆武器系统中重要的组成部分，也是实现指挥自动化的首要传感器。
而伺服系统具有良好搜索和跟踪功能，同时还具有监视和引导功能，这些功能是当代军事中不可少的，所以是重要的装备。
一套精密的伺服系统，因此对当代军事领域具有重要影响。
无人艇对工作环境的要求，以及技术方面的需求与其他系统有很大差别，所以研制三轴伺服雷达转台结构有重要意义。
无人艇在海面上行使的过程中，经常会遇到各种风浪，会导致无人艇出现摇摆情况，而三轴转台可以快速进行调整，使雷达天线保持稳定的状态。
1对三轴雷达转台的结构设计进行分析1.1对总体结构的设计分析转台的总体结构，主要包括了方位驱动和测角机构，还有俯仰驱动机构和横滚驱动机构。
其中的方位驱动，以及测角机构是整个转台的底座部分，而俯仰驱动机构是其中一侧的支臂，而俯仰测角单元是另外的一侧支臂，这两个支臂主要的通过俯仰轴，还有横滚机构来连接的。
在整个系统中雷达天线，是用一个筒形结构进行连接的，在横滚机构的前端部位与天线壳体间，采用了燕尾导轨的方式来安装和连接，但是在安装的过程中，要充分注意精度方面的要求。
该转台的结构优势是比较紧凑，所以力学性能较好，便于加工和后期维护。
在转台设计的内部，一般会隐藏布线，将所有的线缆全部地穿入到转台腔体内，这样会使外观更加地简洁美观。
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）
全套CAD图纸，联系153893706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。
但是以美国最为典型，下面主要以美国的转台研究和发展为例进行介绍。
回顾美国转台的发展过程，大体可以分为以下几个阶段：第一阶段的主要标志：用机械轴承支撑台轴，轴的驱动采用交流力矩电机。
三轴仿真转台上位机软件设计
三轴仿真转台上位机软件设计作者：高连生杨剑楠来源：《硅谷》2008年第21期[摘要]转台是航空航天领域重要的仿真测试设备，基于三轴转台的功能特点，分析转台控制软件应具备的功能，实现对转台通用控制软件的设计和功能模块的划分，提出一个实用的控制软件模型。
[关键词]转台上位机软件 PMAC中图分类号：TP273+.5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110116－02一、引言转台是航空、航天领域进行半实物物理仿真试验和测试的主要设备，它可以模拟飞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] ，但是主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。
运动控制卡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。
二、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上下位机结构，上位机采用工控机（IPC），下位机采用可编程多轴运动控制卡PMAC（Programmable Multi Axis Controller）。
转台控制系统结构如图1所示：系统运行时由用户通过上位机进行系统的相关数据输入、参数设定和任务指定等工作，然后与PMAC进行总线通讯，再由PMAC根据上位机的要求发送指令给伺服驱动器，由伺服驱动器驱动伺服电机执行相关指令。
交流伺服系统是由交流伺服放大器、交流伺服电机和光电编码器组成的闭环控制系统。
伺服放大器接受来自PMAC卡的脉冲信号（脉冲的个数和频率分别对应位置和速度的给定值），并以此为给定值控制电机的转动。
三轴仿真转台设计及动力学研究的开题报告
三轴仿真转台设计及动力学研究的开题报告
一、选题的背景和目的：
随着现代科技的快速发展，仿真技术在工程设计、现场应用、教育培训等领域发挥着
越来越重要的作用。
三轴仿真转台作为一种常见的机电设备，广泛应用于天文、航空、航天等领域的测试和实验中。
本课题旨在设计一种新型的三轴仿真转台，并进行动力
学研究，为实验和测试提供更加准确、高效和稳定的技术支持。
二、研究内容和方法：
1. 设计新型三轴仿真转台：
本课题将设计一种新型的三轴仿真转台，该转台将采用柔性连接技术，增加制动装置
和传感器，提高其稳定性和可靠性。
同时，针对不同领域的应用需求，改变转台的尺寸、载重量等参数。
2. 进行动力学研究：
利用MATLAB软件对设计的新型三轴仿真转台进行动力学仿真分析，主要包括静态力学、动态力学、运动学等方面的研究。
通过研究转台的运动轨迹、加速度、角速度等
参数，评估其性能和稳定性，提出改善措施。
三、研究意义和预期成果：
1. 研究意义：
通过设计新型三轴仿真转台，提高其稳定性和可靠性，为测试和实验提供更加准确、
高效和稳定的技术支持。
同时，研究其动力学特性，掌握其运动状态，为优化控制提
供可靠的理论支持。
2. 预期成果：
设计出一种新型的三轴仿真转台，能够满足不同领域的测试和实验需求。
通过动力学
研究，掌握其运动状态和特性，提高其控制精度和稳定性。
同时，为进一步对仿真技
术进行研究和应用提供可行性和可靠性的技术支持。
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
孙克诚;王琪
【期刊名称】《无线互联科技》
【年(卷),期】2015(000)018
【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.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】孙克诚;王琪
【作者单位】南昌航空大学信息工程学院,江西南昌 330063;南昌航空大学信息工程学院,江西南昌 330063
【正文语种】中文
【相关文献】
1.三轴转台控制系统校正与仿真设计 [J], 杜辉
2.三轴飞行仿真转台控制系统设计 [J], 路平;刘凯;王龙
3.基于ISA总线的无人机三轴仿真转台控制系统的设计 [J], 蔚建斌;齐晓慧;李小民
4.液压三轴仿真转台计算机控制系统的设计 [J], 王本永;赵存友;董彦良
5.三轴运动仿真转台控制系统设计 [J], 赵志魁;邓方林
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
三轴仿真转台上位机控制软件的研究概要
三轴仿真转台上位机控制软件的研究三轴仿真转台上位机控制软件的研究Research on I PC ControlIer Software of3一Axis SimuIator董海瑞高连生(北京航空航天大学,北京100083摘要仿真转台是对惯性导航系统进行可预测、可重复性研究的重要实验设备。
上住机控制软件是仿真转台控制系统的关键组成部分。
针对上住机控制软件的目标、功能、结构和数据展开探讨,并给出了一种较为实用的软件模型。
关键词:转台,控制,软件,PMAC.Abst怕ctS}mu}ator ts an imponant equipment of predictabfe and repeatabIe experiments on 价e inert.aI navigation system.IPC con—troIler software is the key part of the controIIer system of the s.muIaCor.This paper sCudies on the object.functions.Struclure and daIa Of the IPC contrO¨er sOfhⅣare with a DracticaI sOfhⅣare mOdeI as cOnclusiOn.K∞MOrds:simulalor.contro¨er,software.PMAC1仿真转台仿真转台是以控制理论、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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
ABSTRACTThree 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.Key words：；Three Axis simulation turntable；Airborne radar；Measuring element；Coupling；Inner ring；Central；Outer ring目录摘要 (1)第1章绪论 (5)1.1课题背景 (5)1.2.1 智能扫描机械台的发展状况 (5)1.2.2 国内智能扫描机械台的发展状况 (7)1.2.3 未来转台的发展趋势 (8)1.3 立题的目的和意义 (8)1.4 本文主要工作 (8)第2章智能扫描机械台总体设计 (9)2.2总体设计流程 (9)2.3转台类型的确定 (9)2.4转台运动功能设计 (10)2.4.1 工作原理 (10)2.4.2 运动功能方案 (10)2.5转台总体布局设计 (10)2.6转台主要参数设计 (11)第3章智能扫描机械台机械结构详细设计 (12)3.1转台内环结构设计 (12)3.1.1 结构设计 (12)3.1.2 转矩计算 (13)3.1.3轴向固定方式的选择 (14)3.1.4轴的最小直径的确定 (15)3.1.5轴承的选择 (15)3.1.6轴承的固定与密封 (15)3.1.7内框轴与负载盘的联接方式 (16)3.1.8 主要零件刚度校核 (17)3.1.9 电机转矩的校核 (18)3.2转台中环结构设计 (19)3.2.1 结构设计 (19)3.2.2 转矩计算 (20)3.2.3 电机转矩校核 (21)3.3转台外环结构设计 (21)3.3.1 结构设计 (21)3.3.2 转矩计算 (21)3.3.3 电机转矩校核 (23)3.4机械转角限位装置设计 (23)第4章误差分析 (26)4.1回转精度分析 (26)4.1.1 滚动轴系回转精度 (26)4.1.2 俯仰轴系回转精度 (26)4.1.3 方位轴系回转精度 (27)4.2三轴相交度分析 (27)4.2.1 滚动轴与俯仰轴的相交度 (27)4.2.2 俯仰轴与方位轴的相交度 (28)第5章测量及其它元件简介 (29)5.1直流无刷电机 (29)5.2感应同步器 (30)5.3绝对式光电码盘 (30)5.4钢丝滚道轴承 (31)5.5胀紧式联轴器 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (33)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 智能扫描机械台结构设计的国内外发展状况1.2.1 智能扫描机械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。
但是以美国最为典型，下面主要以美国的转台研究和发展为例进行介绍。
回顾美国转台的发展过程，大体可以分为以下几个阶段：第一阶段的主要标志：用机械轴承支撑台轴，轴的驱动采用交流力矩电机。
1945年，美国麻省理工学院仪表实验室研制成功世界上第一台转台，开始了转台发展的第一个阶段。
此转台后来命名为A型台，台轴的支撑采用一般的滚珠轴承，轴的驱动直接用交流力矩电机完成。
在A型台的基础上，于1950和1953年又相继研制出了B型台和C型台。
第二阶段的主要标志：采用液体静压轴承支撑台体，用支流力矩电机驱动轴系。
1956年，美国开始研制液体静压轴承转台，并研制出了D型液体轴承台，他的摩擦力矩仅为C型转台的1/8，有利于提高精度。
从五十年代开始，除了麻省理工学院，美国还有一些公司也开始研制转台。
如Carco 公司于1967年生产了T-025、026和081型转台。
Fecker公司于1964年和1965年先后生产了352型、452型转台。
1968年，E型台的研制成功被认为是美国转台发展的第二个阶段。
E型台的主要材料是非磁性材料356号铝，采用轴向和径向带有压力补偿的液体轴承，并在耳轴上采用了空气轴承。
第三阶段的主要标志：采用计算机控制和测试自动化技术。
从1968年到1969年Fecher公司生产了3768、3769型单轴转台及5768、5569型双轴转台，这期间一个引人注目的发展是这几类转台均采用数字计算机进行控制，其中5569型转台还可用数字计算机进行自动测试，可工作在伺服、同步速率、辅助速率、数字位置、自动转位及纸带定位等状态。
1969年之后，美国的转台设计和制造进入了系列化阶段，技术得到发展和完善，相应地转台也成为一种广泛使用的测试设备。
从那时起至今，位于宾西法尼亚洲匹兹堡的CGC公司成为美国制造惯性导航测试设备和运动模拟系统的主要厂商，并一直代表着美国乃至世界惯性设备，尤其是转台的发展水平。
CGC公司于六十年代末至七十年代初研制了51系列转台，包括51A型、51C型、51D型、和51G型等。
这一系列转台的主要特点是：台体形式为双轴台，采用气浮轴承。
从七十年代初开始，CGC着手研制53系列多轴转台。
先后研制成功了53B、53D、53E、53G、53W等型转台。
53系列转台的主要特点是：台体形式均为多轴台，普遍采用气浮轴承，轴系回转精度和正交精度均达到角秒级；使用感应同步器作测角元件。
CGC生产的51系列双轴台和53系列多轴台在控制上均采用了MPACS30H系列模块化精密角度控制系统，这一系统的应用是转台技术的重大发展。
从此，转台进入了计算机控制和测试自动化阶段。
1984年，CGC公司提出了改进的三轴台（Improved Three Axis Test Table,简称ITATT）的制造方案。