三轴转台技术要求

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三轴转台控制系统设计--优秀毕业论文

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。

三轴陀螺漂移测试转台台体动力学建模及控制系统设计

三轴陀螺漂移测试转台台体动力学建模及控制系统设计

1 三 轴转 台动 力学分析 的理论依 据 三轴 转 台是一 个复杂 的 多框 架 结构 ,通过气 浮轴承 将 各框架 连接 起来 ,在 台体设计 时 已在可 能 的范
围内赋予了台体结构以最大 的刚度,对这样一个结构进行动态分析有 以下三种方法:① 用有限元理论
对 结构进行 动 力学 分析 :② 用 实验 的方法对 系统 在 已知激 励 下 的响应 数据进 行分 析 ,如对 结构 进行 锤 击 实验 :③ 将 以上 两种 方法相 结合 ,用 实测数 据修 正有 限元 模 型, 然后进 行分 析 。
L UO i g CHE P n , ANG a g x o g J , n N ig W Gu n - i n
( e at n o C nrl n i e n , abn ntue f eh oo y H bn10 0 , hn ) D pr met f o t E gn r g H ri Istt o T cn lg , a i 5 0 1C ia o ei i r
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服 系 统最为 不利 的相对位 置条 件下 进行分 析 的,如 图 1 示 。 所 台体动 力学分 析 的精 度 , 决 于有 限元建模 的精度 ,而有 取 限元建 模的 精度取 决于对 建模对 象 的理解 。 面对 转 台几个主 下
要 的建 模 问题进行 论述 :
① 气 浮 轴承 的有 限元建模 将气 浮轴 承简化 为一组 弹簧进 行研 究 , 体建模 时将 其简 具 化 为杆 单元 。杆 单元分 二组 ,分别 支撑 在轴承 的两 端 的回转 中 心 上 和 台体 上 ,杆 的参数可 以通 过 计算确 定 。方法 如下 :
L ' — i m rfts bei teb s eino o t l y t m. Ie a s u ex g y d t e t l a i d s f n r se i t a sh c g c os

三轴雷达仿真转台设计

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。

三轴转台仿真设计---设计说明书

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。

三轴数控操作方法

三轴数控操作方法

三轴数控操作方法三轴数控操作是指通过数控系统对加工设备进行控制,实现对工件的自动化加工。

一般来说,三轴数控设备是指具备X、Y、Z三个轴向控制功能的数控设备。

在进行三轴数控操作时,通常需要经过以下几个步骤。

首先,需要对数控设备进行准备和设置。

具体来说,可以通过数控系统的设置功能,对加工参数、刀具参数、工件参数等进行设置,以确保加工过程的准确性和稳定性。

此外,还需要对数控设备进行检查,确保各个部件的正常运转,并对润滑系统进行检查和维护,保证设备的正常工作。

其次,需要进行数控程序的编写和加载。

数控程序是指由数控指令组成的程序,用于控制数控设备进行加工操作。

编写数控程序时,需要根据加工工艺要求和工件特点,选择合适的数控指令,并按照特定的格式进行编写。

编写完成后,将数控程序加载到数控系统中,以供后续操作使用。

接下来,需要进行工件装夹和对刀操作。

首先,将工件装夹在数控设备的工作台或夹具上,确保工件固定稳定。

然后,对刀是指将切削刀具安装在数控设备的主轴上,并通过测量或对刀仪进行刀具长度、半径等参数的测量与调整。

通过对刀操作,确保刀具与工件的接触点准确无误,以保证加工精度和效果。

之后,需要进行坐标系的设置和工件的零点定位。

坐标系用于确定加工操作的基准参考,以便准确控制数控设备的轴向运动。

根据工艺要求和加工特点,可以选择合适的坐标系,并将其设置好。

同时,为了确定工件的加工起点和加工路径,还需要进行工件的零点定位。

通过测量和计算,确定工件的零点位置,并输入到数控系统中,作为加工路径的参考。

最后,进行加工操作。

在进行加工操作之前,需要确保数控系统的各项参数和设置已经准备就绪。

根据编写好的数控程序,通过数控系统对数控设备进行控制。

数控系统通过解析数控程序中的指令,将其转换为实际的加工运动,并通过控制数控设备的轴向运动和切削速度等参数,对工件进行加工。

在加工过程中,可以通过数控系统的监控功能,实时观察加工状态和加工结果,并及时调整加工参数,以获得更好的加工质量。

三轴飞型转台的设计

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。

三轴飞型转台

三轴飞型转台

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IAbstractAviation 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 elementII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)III5.3 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)IV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。

三轴振动台说明书

三轴振动台说明书

电脑
①禁止连线上网②硬碟严禁重装系统③禁止在非振动台事项上
旋钮
旋转速度不可太快,或左右不断来回转
控制箱 ①与台体连接线挂上后一定要螺帽锁紧②振动方向开关与输出连接线是互相对应,不可接错
测试
非特殊测试应使用全波测试
台体
不可产生碰撞声,即(上下中心轴互碰)会造成弹簧钢片断裂,应马上关机,将调幅调小再开机
1-20欧姆即正常
②控制箱冒烟:大部分为输入电源异常变化,过高过低或雷击或之前受损,现元件不良冒烟,可关机换
另一组调幅板即可
15 扫频时达不到
做扫频时频率达到(因有2种模式,一种第一次来回为调试频率,一种第一次来回即OK的设定),我们从
第二次如达不到:
①扫频时有某一频率过流动作或跳跃动作或输入电源电压变化较大时所产生,可调整振幅(大部分为

(4)台体输出线有无绝缘破损或接头松动、脱落,重新绝缘或拧紧处理。

(5)振动时,有没有异常声音和异味,依听觉、目视、嗅觉判定

(6)每一季度,至少用气泵或吸尘器吹干净内部灰尘、杂物

(1)外表面清洁,用软布擦干净

(2)控制面板元器检查有无接触不良或坏,修复或换上备用件
3 控制箱
√ (3)进线电源插座有无松动或烧坏,拧紧螺栓或修复
(2)检查地面上固定脚杯水平。
(3)振动台弹簧钢片螺丝松动,要根据大振及小振动方向位置拧紧螺丝
有增加高度与减少高之差(即中心轴间隙不对称,螺丝松动造成)。
6 台体螺丝

1)长时间振动会造成台体螺丝松动或脱落,要定期检查台体螺丝松动问题 (2)打开护罩,用板手把螺丝拧紧。
7 钢片
v
(1)因测试物品的堆放且长时间振动,钢片会产生变形或做碰撞振动(错 误设置)产生断裂。
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三轴转台技术要求
1功能要求
工作方式
具有角速度、角位置控制功能,具有远控功能。

具备承载负载特性
负载不大于15kg,尺寸不大于Ф250×400。

2技术指标
机械位置精度要求
a)三轴垂直度:≤±5″;
b)三轴相交度Φ1mm的球形范围内;
转角范围
a)内环连续滚转;
b)中环连续滚转;
c)外环连续滚转;
转速率范围
a)内环:0.005°/s~2000°/s;
b)中环:0.005°/s~400°/s;
c)外环:0.005°/s~400°/s。

最大角加速度
a)内环:2000°/ s2;
b)中环:400°/ s2;
c)外环:400°/ s2。

三轴速率精度
a)±0.005°/s(≤200°/s);
b)±0.01%(≤200°/s)
姿态角位置静态误差
a)定位精度:±0.001°;
b)控制精度:±0.001°;
c)位置分辨率:±0.0005°。

频率响应
a)内环:10Hz;
b)中环:6Hz;
c)外环:6Hz。

3 接口要求
电气接口
a)以太网接口
b)导电滑环要求
●数量:共60环,两两双绞屏蔽,即30对为用户信号线(其中,6
对单环电流为3A,24对单环电流为0.5A);
●屏蔽层进滑环内部;
●导电环环道接触电阻:<20mΩ;
●掉电环环道绝缘电阻:≥500MΩ;
●导电环环道接触电阻变化量:<5mΩ;
●导电环寿命:1×107转。

机械接口
安装面要求:基准面平行度:0.01mm,法兰加定位装置。

4 结构要求
a)转台结构:立式;
b)转台的中心高度应在1.2~1.4米;
5 供电要求
a)三相380V±10%,50Hz±1%;
b)二相220V±10%,50Hz±1%。

6 可靠性要求
a)系统平均无故障工作时间:>1500h;
b)连续工作时间:≥8h。

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