三轴转台台体结构设计
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。
在机器人领域,三轴转台主要应用于机器人的运动控制和视觉定位。
通过控制转台的运动,可以实现机器人在三维空间的精确定位和运动控制,提高机器人的运动灵活性和操作精度。
同时,通过安装相机和传感器,可以实现机器人的视觉感知和环境识别,提高机器人的自主导航和任务执行能力。
三轴转台控制系统设计--优秀毕业论文
硕士学位论文三轴转台控制系统设计CONTROL SYSTEM DESIGN OF THREE-AXIS TURNTABLE陈丽娟哈尔滨工业大学2010年6月国内图书分类号:TP273.2 学校代码:10213 国际图书分类号:681.5 密级:公开硕士学位论文三轴转台控制系统设计硕士研究生:陈丽娟导师:伞冶教授申 请 学 位:工学硕士学科、专业:控制科学与工程所在单位:信息科学与工程学院答辩日期:2010年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index:TP273.2 School Number: 10213 U.D.C:681.5 Security: OpenDissertation for the Master Degree in EngineeringCONTROL SYSTEM DESIGN OFTHREE-AXIS TURNTABLECandidate: Chen LijuanSupervisor:Prof. San YeAcademic Degree Applied for:Master of Engineering Specialty: Control Science and Engineering Affiliation: School of Information Scienceand EngineeringDate of Defence:June, 2010Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘 要三轴转台是应用在半实物仿真系统中,模拟被测物体姿态变化的装置。
本文中,我们研究的主要内容为三轴转台。
本文以实际工程项目为背景,主要研究三轴转台的控制系统设计。
随着武器系统精度的不断提高,对其测试装置的要求也越来越高。
论文首先简要阐述了国内外三轴转台的研究现状,并简要总结了我国转台的发展方向、各类控制方法在该领域的应用情况以及转台控制系统存在的主要问题。
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。
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。
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。
车载高精度搜跟一体三轴转台结构设计与分析
专题握腐车载高精度搜跟一体三轴转台结构设计与分析□黄晓英口梁文宏口王洪喜西安工业大学机电工程学院西安710024摘要:为解决无人机等低空飞行设备在公共场所中的安全隐患问题,采用双方位加俯仰的结构形式,设计了一种便携式车载高精度小目标搜跟一体三轴转台。
在保证精度指标的基础上,建立这一车载高精度搜跟一体三轴转台的三维实体模型,运用有限元数值方法对三维实体模型进行静力学分析,确认结构强度和刚度均满足设计要求。
对这一车载高精度搜跟一体三轴转台进行模态分析,得到前6阶模态的固有频率和振型,并进行随机振动响应分析。
分析结果表明,这一车载高精度搜跟一体三轴转台的结构设计合理,满足使用要求。
关键词:搜索跟踪转台结构设计分析中图分类号:TH122文献标志码:A文章编号:1000-4998(2021)03-0009-05Abstract:In order to solve the potential safety hazards of low~altitude flying equipment such as unmanned aerial vehicle in public places,a portable vehicle-mounted high-precision small target search/track integrated three-axis turntable was designed with a dual-o rientation plus pitching structural configuration.On the basis of ensuring the accuracy indicator,a three-dimensional solid model of this vehicle-mounted high-precision search/t rack integrated three-axis turntable was established,and the three-d imensional solid model was statically analyzed using finite element numerical method to confirm that the structural strength and rigidity meet the design requirements.The modal analysis was performed on this vehicle-mounted high-precision search/track integrated three-axis turntable,and the natural frequencies and vibration modes of the first6 order modes ware obtained,and random vibration response analysis was performed.The analysis results show that the structural design of this vehicle-mounted high-precision search/track integrated three-axis turntableis reasonable and meets the operating requirements.Keywords:Search Track Turntable Structure Design Analyses1设计背景随着航空航天技术、微电子技术、信息技术等的发展,无人机在航拍、救援、侦察等领域发挥着越来越重要的作用。
组态监控PLC-三工位旋转工作台系统的设计
摘要随着科学技术的不断发展,对生产工艺的要求不断提高,电气控制技术经历了从手动到自动、从简单到复杂、从单一到多功能、从硬件控制到软件控制的不断变革。
工业控制自动化技术正向智能化、网络化和集成化方向发展。
组态王是运行在Windows 95/NT/2000上的一种组态软件。
使用组态王,用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统”,在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室,保证信息在全厂范围内的畅通。
可编程控制器简称(PLC),是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的,并逐渐发展成以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文用组态王软件设计、三菱FX2N型PLC通讯连接,监控现场三工位旋转工作台钻孔,无需人员到现场检查,节省了人力,实现远程监控功能。
关键词:PLC,组态王,自动化,动画连接,远程监控组态监控PLC 三工位旋转工作台系统的设计陈昊鹰 16460510 引言监控组态软件自20 世纪80 年代初诞生至今,已有20 多年的发展历史。
随着计算机技术发展的日新月异,围绕工控计算机的自动化集成系统新产品、新技术的推陈出新,监控组态软件将会扮演越来越重要的角色。
当前,世界上的组态软件种类繁多,但在中国市场上还是国外组态软件占据了大部分的市场,如Wonderware公司的InTouch、Intellution 公司的iFIX 等,而国产组态软件,如北京亚控的组态王(Kingview)的市场占有量挺高。
组态王是一个具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。
应用组态王可以使工程师把主要精力放在控制对象上,而不是形形色色的通信协议、复杂的图形处理、枯燥的数字统计,只需要进行填表式操作即可生成一个监控和数据采集系统。
它可以在整个生产企业内部将各种系统和应用集成在一起,实现企业综合自动化的目标。
组态王软件作为一种工业控制组态软件在国内已得到了非常广泛的应用。
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。
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。
三轴转台台体结构设计说明
[7] 陈时锦、张龙江、蔡鹤皋.三轴转台框架的形状优化设计.中国惯性技术学报1996
[8] A Louis. Design Study for a High Accuracy Three-Axis Test Table. AIAA
[17]陈兴林.三轴飞行仿真转台控制系统设计与研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 1994
[18] Louis. A. Demove. Design Study for High Accuracy Three-axis Test Table.AIAA. Guidance and Control Conference, 1985.
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。
三轴运动平台工作原理图解
三轴运动平台工作原理图解[图解三轴运动平台工作原理]一、总体结构:三轴运动平台由基座、移动平台和传动机构组成。
二、基座:基座是三轴运动平台的底座,通常固定在工作台上。
基座上有三个平行的导轨,分别是X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨。
三、移动平台:移动平台是三轴运动平台上的工作部分,能够在X轴、Y轴和Z轴上做相对运动。
移动平台上设有工作台,用于固定被处理的工件。
四、传动机构:三轴运动平台的传动机构包括三个导轨导引装置和对应的驱动装置。
1. X轴导轨导引装置:X轴导轨导引装置由X轴导轨和滑块组成。
滑块通过滚动轴承与X轴导轨相连接,并能够在X轴上进行平移运动。
滑块上有X轴驱动装置,通过驱动装置让滑块在X轴上做前后移动。
2. Y轴导轨导引装置:Y轴导轨导引装置由Y轴导轨和滑块组成。
滑块通过滚动轴承与Y轴导轨相连接,并能够在Y轴上进行平移运动。
滑块上有Y轴驱动装置,通过驱动装置让滑块在Y轴上做左右移动。
3. Z轴导轨导引装置:Z轴导轨导引装置由Z轴导轨和滑块组成。
滑块通过滚动轴承与Z轴导轨相连接,并能够在Z轴上进行平移运动。
滑块上有Z轴驱动装置,通过驱动装置让滑块在Z轴上做上下移动。
五、工作原理:通过控制X轴、Y轴和Z轴的驱动装置,可以实现对移动平台在三个方向上的运动控制。
工作人员可以通过操控系统,发出指令来控制X轴、Y轴和Z轴的移动,从而实现对工件的定位、拾取、加工等操作。
六、应用领域:三轴运动平台广泛应用于精密加工、机器人操作、激光切割等需要精确运动控制的领域。
通过对三轴运动平台的控制,可以实现对工件的高精度定位和加工,提高工作效率和产品质量。
三轴伺服移动平台控制系统的设计
金华职业技术学院J I N H U A P O L Y T E C H N I C毕业教学环节成果(2014届)题目三轴伺服移动平台控制系统的设计学院信息工程学院专业电气自动化班级自动化111学号201131010350102姓名指导教师2014年5月30日金华职业技术学院毕业教学成果目录摘要 (3)英文摘要 (3)引言 (4)1 三轴伺服移动平台控制系统简介 (5)2 控制系统结构及工作原理................................. 错误!未定义书签。
3 主要器件选型 (6)3.1 可编程控制器的选型 (7)3.2 触摸屏的选型 (7)4 I/O口分配表 ........................................... 错误!未定义书签。
5 控制系统电路设计 (8)5.1 PLC外围接线图 (8)5.2 伺服电机控制电路图 ............................... 错误!未定义书签。
5.3 横移电机控制电路图 ............................... 错误!未定义书签。
6传感器................................................. 错误!未定义书签。
6.1 左右移动位置传感器 ............................... 错误!未定义书签。
6.2上下移动位置传感器................................ 错误!未定义书签。
6.3 车位检查传感器 ................................... 错误!未定义书签。
7安装................................................... 错误!未定义书签。
7.1控制系统接线图 (9)7.2 控制柜电气元件布局图 ............................. 错误!未定义书签。
三自由度精密转台设计
电 子 机 械 工 程
2005年第 21卷第 5期
Electro - M echan ica l Eng ineer ing
2005. Vol. 21 No. 5
三自由度精密转台设计 3
袁海平 (中国电子科技集团公司第十四研究所 , 江苏 南京 210013)
摘 要 :论述了三自由度精密转台的技术要求 、结构设计和三轴运动的实现方式 ;并对轴系精度 、定位精 度和测角精度进行了分析计算 ,保证了转台的精度 。 关键词 :精密转台 ;定位精度 ;测角精度 中图分类号 : TN820. 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1008 - 5300 (2005) 05 - 0038 - 03
4 结 论
该三自由度精密转台的设计 ,结构紧凑 ,刚度好 , 精度高 ,满足使用要求 。该高精度转台的设计成功可 为同行借鉴 。
参考文献 :
[ 1 ] 吴风高. 天线座结构设计 [M ]. 西安 :西北电讯工程学院 出版社 , 1986.
[ 2 ] 王生洪 ,龚振邦 , 王世萍编. 电子设备机械设计 [M ]. 西 安 :西北电讯工程学院出版社 , 1986.
3 收稿日期 : 2005 - 02 - 28
第 5期
袁海平 :三自由度精密转台设计
39
图 1 三自由度精密转台
为此设计成圆筒形结构 ,内壁两层和若干辐射筋 ,提高 其抗弯 ,抗扭刚度 。底座内上层安装轴承 ,中层安装旋 转变压器 ,在底座外有一安装减速机的托架 。为方便 接插电缆和便于旋转变压器的装拆及维护调整 , 底座 开窗孔 ,窗孔四周加凸缘 , 以加强此局部的结构刚度 , 并便于安装盖板 。转台底部中心部位装有方位主轴 , 联结于转盘底部 , 方位主轴通过联轴节带动旋转变压 器工作 。
三轴联动精密工作台设计与分析
在2 mm/ s 以下 ,最小 移 动 速 度 为 l u m/ s ,工作 台 的
定 位 精 度为 ±5 u n,其 负载 在2 r k g 以下 ,运动 的 有 效 范 围在 ] 4 0 ×6 0 am内 。z向上 实现 竖 直 方 向 的 r
运 动 ,需 要 一 定 的 负载 、保 持 能 力 ,运 动 范 围为 3 0 am,定位 精度0 r . 0 ] mm。
统设计 与制 造,复杂机电系统建模及仿真研究 。 第3 6 卷 第2 期 2 0 1 4 — 0 2 ( 上) [ 1 0 5 )
l
为 避 免 反 向 死 区 和 螺 距 公 差 引 起 的 误 差 传
匐 化
传 感器 的分 辨率 将决 定定 位 的精度 。
递 ,实 现高 速 高 精度 的 移动 ,XY平 面 联动 采 用 双
l
l I 5 出
三轴联动 精密工作台设计 与分析
Des i gn and anal ysi s of t hr ee a xes pr eci s e pl at f or m
倪受东,盛志刚,张 敏
Nl Sh o u . d o n g 。CHENG Zh i . g a n g 。 ZH ANG Mi n
了更高的定位精度 ,实现 了平 台设计 的目标 。
关键词 :精密工作台 ;压 电陶瓷 电机 ; 分步对角线测 量 ;误差补偿 中图分类号 :T H 1 2 2 文献标识码 : A 文章编号 :1 0 0 9 — 0 1 3 4 ( 2 0 1 4 ) 0 2 ( 上) 一 0 1 0 5 — 0 5
机 的 光 栅 编 码 器 实 现 载 物 板 的 半 闭环 控 制 选 择 导 轨 元 件时 ,要 考虑XY 平 面 联动 的稳 定性 和 高 精度
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。
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。
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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。
意义和价值
在毕业设计中,我负责的是三轴转台台体结构的设计。根据用户提出的技术指标通过对国内外现有转台结构型式的分析比较,首先,根据负载的结构尺寸特点,通过对比分析确定总体设计方案,选择适当的框架结构和材料等。其次,由内到外对各机械部分进行详细设计,并根据负载的转动惯量以及角速度、角加速度要求,选择各环电机及测角元件。最后,在设计的过程中进行电机与轴联结处的螺栓的强度校核。
我国的转台研制工作起步较晚,开始于七十年代初,较美国晚二十年,与世界先进水平存在一定的差距。但由于国家的重视及广大科研工作者的努力,使得我国的在该领域与世界先进水平之间的差距也在一步一步地缩小。我国研制转台的历程大致如下:1974年,由航天部707所成功研制了DT-1型低速转台。1975年,航空部303所研制成功了SFT-1-1型伺服转台,该转台首次使用光栅作为精密测角元件。1979年,哈尔滨工业大学与原六机部6354所及441厂合作,研制出我国第一台TPCT-I型双轴伺服转台-7191双轴空气轴承转台,该转台内外均采用空气静压轴承支撑,用同步感应器作为测角元件,交流力矩电机直接驱动。1982年6354所研制成7191-Ⅱ型双轴转台,该转台是TPCT-Ⅰ型转台的改进型,它在连续工作方面较TPCT-I型转台有所提高。1983年,航天部一院13所研制成功了SSFT型双轴伺服转台,该转台是我国最大的双轴伺服转台。1985年,哈工大研制出我国第一台计算机控制转台—DPCT-Ⅱ型单轴转台,该转台通过计算机参与控制提高了控制精度和自动化水平。1987年哈工大与6354所共同研制成功了CCGT型测试转台,该转台是我国第一台计算机控制的双轴测试转台。同年,哈工大研制成功了GZT型双轴位置台,采用端齿盘作为角位置测量元件。1990年303所成功研制了SGT-1型三轴测试转台,是我国第一台计算机控制的高精度三轴测试转台。 近几年来,国内新研制成功了一些仿真转台,特别是哈工大相继成功研制了一系列电动仿真测试转台,包括GST-Ⅰ型三轴测试转台,ET201A型二轴测试转台,ET101A型高频响单轴测试台,ET301A型三轴仿真测试转台,同时还有一批高性能的转台仍在研制之中,这些转台都以高性能计算机作为测控系统的核心,顺应计算机参与转台控制与测试这一发展趋势,进而大大提高了转台的自动化水平,使我国的转台研制工作在某些方面已经接近甚至赶上了国际先进水平。
南通大学本科生毕业设计(论文)开题报告
学生姓名
朱志俊
学 号
0810012224
专业
机械工程及自动化
课题名称
三轴转台台体结构Байду номын сангаас计
阅读文献
情 况
国内文献15篇
开题日期
2012年3月7日
国外文献9篇
开题地点
12#205
一文献综述与调研报告:(阐述课题研究的现状及发展趋势,本课题研究的意义和价值、参考文献)