ในสาขาอุปกรณ์ระดับสูง เช่น เครื่องบินอวกาศ, การนําทางโดยอัตโนมัติ, และการควบคุมหุ่นยนต์, ผลงานของอุปกรณ์โดยอัตโนมัติ (จิโรสโกป, เครื่องวัดความเร็ว, เป็นต้น)) กําหนดโดยตรงความแม่นยําการควบคุมอารมณ์และความน่าเชื่อถือการนําทางของเครื่องบิน. เครื่องหมุนทดสอบความอ่อนแอสามแกน, เป็นอุปกรณ์การทดสอบหลักมีหน้าที่หลักของการสะสมความตั้งใจอย่างแม่นยําและการเคลื่อนไหวมุมของวัตถุในพื้นที่สามมิติในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการ, ให้การตื่นเต้นการเคลื่อนไหวที่ควบคุมและซ้ําได้สําหรับการปรับขนาด, การทดสอบ,และการตรวจสอบอุปกรณ์อินเนอร์เซียล. ไม่เหมือนกับแผ่นหมุนที่มีแกนเดียวหรือแกนสอง แผ่นหมุนที่มีแกนสาม ทําให้การจําลองอารมณ์สเปซเต็มผ่านแกนหมุนสามแบบตรงกันหลักการจําลองการเคลื่อนไหวของมันรวมวิชาต่างๆ เช่น การออกแบบเครื่องกล, kinematics และการควบคุมวิศวกรรม ทําให้มันเป็นสายพันธุ์สําคัญที่จําเป็นในโซ่ R & D ของอุปกรณ์ระดับสูง

บทความนี้จะเริ่มจากนิยามหลักและวิเคราะห์เป็นระบบเหตุผลเบื้องหลังเส้นทางการดําเนินงานและเทคโนโลยีหลักของการจําลองการเคลื่อนไหว 3 องศาอิสระของเครื่องหมุนทดสอบความอ่อนแอ 3 แกน.

I. แนวคิดหลัก: ความสัมพันธ์ที่สําคัญระหว่าง เครื่องหมุนทดสอบความอ่อนแอสามแกนและการเคลื่อนไหว 3 องศาเสรีภาพ

เพื่อเข้าใจหลักการจําลองการเคลื่อนไหวของมัน มันจําเป็นต้องอธิบายความหมายของสองแนวคิดหลักเครื่องหมุนทดสอบความอ่อนแอสามแกนและการเคลื่อนไหวหมุนสามองศาอิสระ.

เครื่องหมุนทดสอบความอ่อนแอสามแกน เป็นอุปกรณ์เมคัตรอนติกความแม่นยําสูง ส่วนประกอบหลักของมันประกอบด้วยกรอบกลไก, ระบบขับเคลื่อน, ระบบผลตอบสนองการวัด และระบบควบคุมเป้าหมายการออกแบบหลักของมันคือการให้อุปกรณ์ inertial ภายใต้การทดสอบ (เช่นหน่วยวัด inertial, IMU) ติดตั้งบนเครื่องหมุนกับการเคลื่อนไหวมุมแม่นยํารอบสามองศาเสรีภาพอิสระโดยอิสระผ่านสามแกนหมุนดาวเทียม, หุ่นยนต์, ฯลฯ) ในกรณีที่เกิดขึ้นในโลกจริง เช่น การปรับความสูงของเครื่องบิน, การปรับความคันของดาวเทียม

จากมุมมองของไคเนม่า การเปลี่ยนแปลงท่าทางของร่างกายแข็งใด ๆ ในอวกาศสามารถอธิบายได้อย่างเต็มที่โดย 3 องศาอิสระในการหมุนที่อิสระสามองศาอิสระนี้ตรงกับสามแกนหมุนที่ตรงกัน, และแกนสามแกนตัดกันในจุดเดียว (ศูนย์กลางของเครื่องหมุน / ศูนย์ทดสอบ)นี้ทําให้แน่ใจว่าศูนย์กลางความรู้สึกของอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบเสมอตรงกับศูนย์กลางของ turntable, หลีกเลี่ยงการมีอิทธิพลของการขยับเพิ่มเติมในการตรวจสอบความแม่นยํารอบๆแกนแนวตั้ง, การเคลื่อนไหว pitch (มุม pitch)รอบๆแกนแนวราบ และการเคลื่อนไหวการม้วน (มุมการม้วน)รอบๆแกนขนานกับแผ่นหมุน ความเคลื่อนไหวที่ประสานกันของสามตัวนี้สามารถนําเสนอทัศนคติใด ๆ ในอวกาศ ซึ่งเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสําหรับการจําลองการเคลื่อนไหวของแผ่นหมุนสามแกน

ไม่เหมือนกับเครื่องหมุนแบบแกนเดียว ที่สามารถจําลองหมุนในทิศทางเดียว และเครื่องหมุนแบบแกนสอง ที่ไม่สามารถครอบคลุมความตั้งใจได้เต็มที่ผ่านการควบคุมอัตราอิสระ 3 องศา, ทําลายข้อจํากัดด้านมิติของการจําลองการเคลื่อนไหว และสามารถผลิตภาพจริงของท่าทางการเคลื่อนไหวของตัวรับในสภาพการทํางานที่ซับซ้อนตอบสนองความต้องการในการทดสอบสภาพเต็มของอุปกรณ์อัตโนมัติความละเอียดสูง.

II. หลักการทางกล: โลจิกการออกแบบของโครงสร้างพกพาที่มีความเสรีภาพสามระดับ

การจําลองการเคลื่อนไหว 3 องศาเสรีภาพบนแผ่นหมุนทดสอบความอ่อนแอ 3 แกนขึ้นอยู่กับโครงสร้างกรอบกลแม่นยําเอกของมันประกอบด้วยสามคู่เรียงตรงหมุนกรอบ (กรอบภายนอก, กรอบกลาง, และกรอบภายใน) แต่ละกรอบตรงกับระดับอิสระหนึ่ง กรอบเหล่านี้ถูกวางไว้ในระดับระดับระดับเพื่อบรรลุการเคลื่อนไหวที่ประกอบและประสานรวมถึงแนวตั้ง (ยู-O-ประเภท O,T-U-Tแบบ, ฯลฯ) และแนวราบโครงสร้างแนวตั้ง เนื่องจากความมั่นคงสูงและความสามารถในการแบกภาระที่โดดเด่นการออกแบบโครงสร้างของพวกมัน ตามหลักการหลักสามหลัก:ความตรงตรง, ความแน่นและความแข็งแรง.

2.1 การแบ่งแยกทางการทํางานของสามกรอบหลัก (ใช้โครงสร้างแนวตั้งเป็นตัวอย่าง)

การออกแบบเรียงลําดับของสามกรอบให้ความอิสระและการประสานงานของแต่ละระดับของอิสระในการเคลื่อนไหว 

1.กรอบภายนอก (Azimuth / Yaw Axis): เป็นพื้นฐานของแผ่นหมุนทั้งหมด, มันติดตั้งตั้งตั้งตรงกับระนาบแนวราบ. แกนหมุนของมันตั้งตั้งรับผิดชอบในการขับขี่กรอบกลาง, กรอบภายใน และอุปกรณ์ที่กําลังทดสอบเพื่อหมุนกันรอบแกนตั้งการจําลองการเคลื่อนไหวของเครื่องบินในระดับราบ (เช่นการปรับทิศทางของเรือหรือการหมุนแนวราบของเครื่องบิน).กรอบภายนอกต้องมีความแข็งแรงสูงและความมั่นคงที่จะรับน้ําหนักและภาระของ turntable ทั้งหมด;ความแม่นยําของการหมุนของมันมีผลตรงต่อความแม่นยําของการจําลองอารมณ์โดยรวม.

2.กรอบกลาง (แกน Pitch): ตั้งอยู่ในกรอบภายนอก, แกนหมุนของมันเป็นแนวราบและตรงกับแกนกรอบภายนอกมันรับผิดชอบในการขับเคลื่อนกรอบภายในและอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบเพื่อหมุนรอบแกนแนวราบการจําลองการเคลื่อนไหวของตัวนํา (เช่นการเคลื่อนไหวของเครื่องบิน หรือการปรับสภาพสัดส่วนของดาวเทียม)การออกแบบของกรอบกลางต้องสมดุลความแข็งแรงและความเบาเพื่อหลีกเลี่ยงน้ําหนักเกินที่เพิ่มภาระบนกรอบภายนอกในขณะเดียวกัน, มันต้องประกันความแม่นยําของ orthogonality กับกรอบภายนอกและภายในเพื่อลดความผิดทางท่าที่เกิดจากการเบี่ยงเบนแกน

3. กรอบภายใน (แกนม้วน): ตั้งอยู่ในกรอบกลาง, แกนหมุนของมันเป็นแนวขวากับแกนกรอบกลางและตรงกับพื้นผิวโต๊ะ. มันขับเคลื่อนพื้นผิวโต๊ะและอุปกรณ์ในการทดสอบโดยตรง (DUT) เพื่อหมุนรอบแกนการจําลองการเคลื่อนไหวของเครื่องบรรทุก (เช่นการเคลื่อนไหวของเครื่องบินหรือการปรับทิศทางของหุ่นยนต์)กรอบภายในคือส่วนที่เชื่อมต่อโดยตรงกับ DUT และความแม่นยําของการหมุนและความเร็วการตอบสนองแบบไดนามิกของมันมีผลกระทบตรงที่สุดต่อผลการทดสอบหมุนยางความแม่นยําสูงและวัสดุเบา ๆ มักจะใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนไหวเรียบร้อยและแม่นยํา.

2.2 ความต้องการหลักในการออกแบบโครงสร้าง

เพื่อให้เกิดการจําลองการเคลื่อนไหวระดับอิสระ 3 องศาความแม่นยําสูง โครงสร้างกลไกต้องตอบสนองความต้องการหลัก 3 ประการโดยแกนหมุนทั้งสามแกนต้องตั้งตรงกันอย่างเคร่งครัด, โดยความผิดพลาดของความตั้งตรงโดยทั่วไปควบคุมในระดับ arcsecond เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดในการคํานวณอัตราการตั้งอยู่เนื่องจากการสับสนของแกน;ซึ่งศูนย์หมุนของสามแกนต้องเข้าใกล้กันในจุดเดียวกัน (ศูนย์ทดสอบ), โดยการเบี่ยงเบนที่ควบคุมภายใน 0.5 มิลลิเมตร, รับประกันว่าศูนย์กลางที่รู้สึกของอุปกรณ์ที่กําลังทดสอบจะอยู่ในศูนย์กลางของการเคลื่อนไหวเสมอและกําจัดการมีอิทธิพลของแรงหลุดศูนย์กลางเพิ่มเติม;และที่สาม, ความแข็งแรงสูงและสั่นสะเทือนต่ํา เมื่อกรอบถูกทําจากวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง (เช่นเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็ก)รวมกับหมุนยางความแม่นยําและโครงสร้างลดความสั่นสะเทือนเพื่อลดความสั่นสะเทือนระหว่างการเคลื่อนที่ความเร็วสูงหรือการทํางานระยะยาว, หลีกเลี่ยงการรุนแรงการแทรกแซงกับความแม่นยําของการวัดของอุปกรณ์ inertial

III. หลักการหลัก: การจําลองคณิตศาสตร์และการคํานวณทัศนคติของการเคลื่อนไหว 3 องศาอิสระ

การจําลองการเคลื่อนไหว 3 องศาของเสรีภาพบนแผ่นหมุนสามแกน โดยพื้นฐานจะจําลองอารมณ์พื้นที่ของตัวนําโดยการควบคุมมุมหมุน ความเร็วมุมและการเร่งมุมของสามแกน เพื่อให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ประสานกัน ตามกฎหมายทางคณิตศาสตร์เฉพาะเจาะจงหลักทฤษฎีหลักของมันคือหลักมุมของออยเลอร์ และการแปลงเมทริกซ์อารมณ์ ผ่านการจําลองคณิตศาสตร์การสอดคล้องระหว่างแนวโน้มพื้นที่และปารามิเตอร์การหมุนของสามแกน, ทําให้สามารถควบคุมและจําลองความตั้งใจได้อย่างแม่นยํา

3.1 มุมออยเลอร์และอธิบายท่าทาง 3 DOF

ท่าทางของวัตถุแข็งใด ๆ ในอวกาศสามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยมุม Euler สามมุม (มุม yaw ψ, มุม pitch θ, และมุม roll φ)สามมุมนี้ตรงกับมุมหมุนของสามแกนของ turntable, และลําดับการหมุนของพวกเขา (เช่น, yaw-pitch-roll) กําหนดภาวะความตั้งใจสุดท้าย."กิมบัลล็อค"ปัญหา (เมื่อมุมการเลื่อนเป็น ± 90 ° มุมการเลื่อนและมุมการม้วนจะผสมผสาน)วิธี quaternion เป็นปกติจะใช้สําหรับการคํานวณท่าทางเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียท่าทางกิมบัลล็อคและรับประกันความต่อเนื่องและความแม่นยําของการจําลองอารมณ์พื้นที่เต็ม

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การตั้งตั้งเป้าหมายของอุปกรณ์ที่กําลังทดสอบสามารถแสดงออกด้วยมุมออยเลอร์หรือ quaternions ระบบควบคุมแยกความตั้งเป้าหมายในคําสั่งหมุนสําหรับสามแกนการขับรถกรอบภายนอก, กรอบกลางและกรอบภายในให้หมุนตามลําดับสุดท้าย, ผ่านการเคลื่อนไหวที่ประสานกันของสามแกน, อุปกรณ์ที่ได้รับการทดสอบถูกปรับให้กับท่าทางเป้าหมาย.เมื่อจําลองอารมณ์ดําน้ําของเครื่องบิน, กรอบกลาง (แกนการเลื่อน) หมุนไปตามทิศทางนาฬิกา (มุมการเลื่อนลดลง) ในขณะที่กรอบภายใน (แกนการม้วน) ถูกปรับให้ละเอียดตามความต้องการการตั้งอยู่และกรอบภายนอก (แกนยาง) ยังคงคงคงทั้งสามคนทํางานร่วมกัน เพื่อให้เกิดการจําลองที่แม่นยําของท่าทางดําน้ํา

3.2 แมทริกซ์อัธยาศัยและการควบคุมการเคลื่อนไหว

เพื่อบรรลุการควบคุมที่ประสานกันของความเสรีภาพ 3 องศาความสัมพันธ์การแผนที่ระหว่างมุมตั้งเป้าหมายและพารามิเตอร์การหมุนของแต่ละแกนต้องถูกกําหนดผ่านเมทริกซ์มุมตั้ง. แมตริกซ์ทัศนคติเป็นแมตริกซ์ 3×3 แบบตรงตรง ซึ่งองค์ประกอบของมันประกอบด้วยฟังก์ชันสามเหลี่ยมของออยเลอร์สามารถอธิบายกระบวนการแปลงหมุนของวัตถุแข็งจากสภาพเริ่มต้นไปยังสภาพเป้าหมายผ่านการแปลงกลับของเมทริกซ์ความตั้งใจ, ความตั้งใจเป้าหมายสามารถถูกแยกออกเป็นมุมหมุนตามสามแกน, การให้คําสั่งการควบคุมแม่นยําสําหรับระบบขับเคลื่อน

เนื่องจากสามกรอบถูกจัดเป็นระดับเรียงลําดับ การหมุนของแกนหนึ่งสามารถทําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในตําแหน่งพื้นที่ของแกนอื่น ๆ สร้างการเชื่อมโยงการเคลื่อนไหว (เช่น เมื่อกรอบกลางหมุนทิศทางแกนหมุนของกรอบภายในเปลี่ยนแปลงกับท่าทางของกรอบกลาง)ฉะนั้น, ในระหว่างการควบคุมการเคลื่อนไหว, อัลการิทึมการแยกแยกที่จําเป็นต้องกําจัดอิทธิพลการเชื่อมและให้แน่ใจว่าการเคลื่อนไหวของแต่ละแกนเป็นอิสระและแม่นยํา.วิธีการแยกแยกทั่วไปรวมถึงการแยกแยก feedforward และการแยกแยก feedback, ซึ่งเพิ่มความแม่นยําของการจําลองอารมณ์และความเร็วการตอบสนองแบบไดนามิก โดยการชดเชยความผิดพลาดในการเชื่อมต่อในเวลาจริง

IV เส้นทางการนําไปใช้: ขับเคลื่อนและควบคุมวงจรปิดการเคลื่อนไหว 3 องศาเสรีภาพ

โครงสร้างกลไกเป็นตัวนําในการจําลองการเคลื่อนไหว การจําลองคณิตศาสตร์เป็นพื้นฐานทางทฤษฎีและการทํางานที่ประสานกันของระบบขับเคลื่อนและระบบควบคุมเป็นเส้นทางหลักในการบรรลุการจําลองการเคลื่อนไหวที่แม่นยําสามองศาของเสรีภาพ. สามแกนเปลี่ยนตารางรับประกันความแม่นยําและความมั่นคงของการจําลองการเคลื่อนไหวโดยการควบคุมวงจรปิดของ "การใส่คําสั่ง - การดําเนินการขับเคลื่อน - การตอบสนองการวัด - การแก้ไขความผิดพลาด"ส่วนประกอบหลักของมันประกอบด้วยระบบขับเคลื่อน, ระบบผลตอบสนองการวัด และระบบควบคุม

4.1 ระบบขับเคลื่อน: แหล่งพลังงานสําหรับการเคลื่อนไหว 3 องศาเสรีภาพ

หน้าที่หลักของระบบขับเคลื่อนคือการให้แรงหมุนขับเคลื่อนที่แม่นยํากับสามแกนตามคําแนะนําของระบบควบคุม เพื่อให้สามารถควบคุมมุมได้อย่างแม่นยําความเร็วมุมปัจจุบันวิธีการขับเคลื่อนหลักแบ่งออกเป็นการขับเคลื่อนไฟฟ้าและการขับเคลื่อนไฟฟ้าไฮดรอลิกมอเตอร์มอร์คแบบ DC ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบตําแหน่งและระบบ servo และเป็นตัวขับเคลื่อนที่เหมาะสมสําหรับระบบ servo ความแม่นยําสูง.พวกมันมีลักษณะของความเร็วต่ํา, ทอร์คสูง, ความสามารถในการอุดหนุนที่แข็งแรง, การตอบสนองอย่างรวดเร็ว, ความเป็นเส้นตรงที่ดี,การกําจัดความจําเป็นของเกียร์ลด, โดยปรับปรุงความแม่นยําในการทํางานของระบบเช่น การทดสอบระบบอินเนอร์เซียลสําหรับเครื่องบินขนาดใหญ่.

มอเตอร์มอร์คแบบ DC ในฐานะหน่วยขับเคลื่อนหลัก ต้องมีความสามารถในการควบคุมความเร็วและตําแหน่งอย่างแม่นยํามันเปลี่ยนการหมุนของมอเตอร์ความเร็วสูง เป็นความเร็วต่ํา, การหมุนของกรอบมีความแม่นยําสูง โดยให้แรงหมุนขับเคลื่อนที่เพียงพอเพื่อเอาชนะความอ่อนแอของกรอบและความต้านทานภาระรับรองว่าการเคลื่อนไหวของสามองศาเสรีภาพสามารถควบคุมอย่างอิสระและทํางานร่วมกันเพื่อบรรลุการจําลองที่แม่นยําของทัศนคติs ระยะความเร็วมุมของมันสามารถครอบคลุม ± 0.001~400 ° / s, ตอบสนองความต้องการการทดสอบในสภาพเต็มจากการปรับขนาดสแตตติกถึงการตอบสนองระยะสั้น

4.2 ระบบการตอบสนองการวัด: ส่วนประกอบสําคัญในการรับประกันความแม่นยํา

ปฏิบัติการของระบบการวัด Feedback คือการรวบรวมปริมาตร เช่น มุมหมุน ความเร็วมุมและความเร่งมุมของสามแกนในเวลาจริงและอาหารพวกเขากลับสู่ระบบควบคุมเพื่อสร้างการควบคุมวงจรปิดหน่วยการวัดหลักประกอบด้วย เครื่องรหัสมุมและเซ็นเซอร์ความเร็วมุมความแม่นยําของเอ็นโคเดอร์มุม (เช่นเอ็นโคเดอร์ photoelectric) ตัดสินใจโดยตรงความแม่นยําการควบคุมอารมณ์ของ turntableในปัจจุบัน turntables สามแกนระดับสูงสามารถบรรลุการตั้งตําแหน่งมุมและความแม่นยําของความซ้ําของ ±2′′ และความละเอียดมุมของตําแหน่ง ±0.0001 ° ตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของการปรับระดับอุปกรณ์เฉื่อยความละเอียดสูง

ระบบการตอบสนองการวัดต้องมีความเร็วในการตอบสนองสูงและมีความน่าเชื่อถือสูงสามารถจับสถานะการเคลื่อนไหวของสามแกนในเวลาจริงและส่งข้อมูลการวัดให้กับระบบควบคุมอย่างรวดเร็วในขณะเดียวกัน it needs to employ error compensation algorithms to correct for inherent system errors in the measuring devices (such as zero-point error and scale error) and errors introduced by the mechanical structure (such as shaft deviation and vibration error), เพิ่มความแม่นยําในการวัดและให้ข้อมูลการตอบสนองที่แม่นยําสําหรับการควบคุมวงจรปิดข้อมูลเฉพาะเจาะจงทางเทคนิคทั้งหมดของ turntable ได้ถูก calibrated โดยใช้อุปกรณ์มุมมาตรฐานเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลการวัดสามารถติดตามได้

4.3 ระบบควบคุม: "สมอง" ของความเสรีภาพ 3 องศา ทํางานให้สอดคล้องกัน

ระบบควบคุมคือแกนของสามแกนเปลี่ยนตารางจําลองการเคลื่อนไหว 3 องศาเสรีภาพทัศนคติและเส้นทางการเคลื่อนไหว) การย่อยสลายเป้าหมายทัศนคติในคําสั่งควบคุมสําหรับสามแกนผ่านการจําลองคณิตศาสตร์และอัลการิทึมการแยกแยก, ขับเคลื่อนระบบขับเคลื่อนเพื่อดําเนินการเคลื่อนที่,และการแก้ไขการควบคุมอย่างไดนามิค โดยใช้ข้อมูลในเวลาจริงจากระบบการวัดเพื่อกําจัดความผิดพลาด และรับประกันความแม่นยําและความมั่นคงของการจําลองการเคลื่อนไหว.

ฟังก์ชันหลักของระบบควบคุมประกอบด้วยซึ่งแปลงท่ามกลางเป้าหมาย (มุม Euler หรือ quaternions) เป็นพารามิเตอร์หมุนสําหรับสามแกน เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาล็อคกิมบัล; อันดับสอง การควบคุมการแยกแยก ซึ่งกําจัดการจับคู่การเคลื่อนไหวระหว่างสามแกน เพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนไหวของแกนแต่ละแกนเป็นอิสระและประสานกันที่แก้ไขคําสั่งการขับเคลื่อนในเวลาจริงโดยใช้ข้อมูลการตอบสนองการวัดเพื่อชําระค่าตอบแทนความผิดพลาดของระบบและการแทรกแซงภายนอก; และที่สี่ การวางแผนเส้นทางที่วางแผนเส้นทางการเคลื่อนไหวของสามแกน (เช่นการหมุนแบบเรียบร้อย, การหมุนความเร็วที่แปรปรวน, การหมุนซีนูโซอิดัล, เป็นต้น)) ตามความต้องการการทดสอบเพื่อจําลองทัศนคติที่ซับซ้อนบางซอฟต์แวร์การวัดและควบคุมยังสนับสนุนหลายโหมดการควบคุม เช่นโหมดตําแหน่ง, โหมดความเร็ว, และสวิงโหมดเพื่อตอบสนองความต้องการของกรณีทดสอบที่แตกต่างกัน

ปัจจุบัน ระบบควบคุมส่วนใหญ่ใช้ PLCs, DSPs หรือคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมเป็นแกนควบคุม ร่วมกับอัลการิทึมควบคุมที่ก้าวหน้า (เช่น การควบคุม PID, การควบคุม fuzzy,และการควบคุมเครือข่ายประสาท) เพื่อบรรลุความแม่นยําสูง, การควบคุมที่ประสานงานด้วยการตอบสนองแบบไดนามิกสูงการปรับปรุงความแม่นยําของการควบคุม; ขณะที่การควบคุม fuzzy และการควบคุมเครือข่ายประสาทสามารถจัดการกับความไม่แน่นอนในระบบ, เพิ่มความสามารถในการป้องกันการขัดขวางของระบบ และเพิ่มความมั่นคงในการจําลองการเคลื่อนไหว

V. ความท้าทายทางเทคนิคสําคัญและมาตรการรับประกันความถูกต้อง

ความท้าทายหลักในการจําลองการเคลื่อนไหว 3 องศาของอิสระของเครื่องหมุนทดสอบความอ่อนแอ 3 แกน อยู่ที่การบรรลุการควบคุมที่ประสานกันและการตอบสนองแบบไดนามิกสูงความแม่นยํานี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายอย่าง รวมถึงโครงสร้างทางกล ระบบขับเคลื่อน ระบบวัด และระบบควบคุมขั้นตอนการประกันความแม่นยําที่เป้าหมายจําเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าความแม่นยําและความน่าเชื่อถือของการจําลองการเคลื่อนไหวและตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของการทดสอบอุปกรณ์อินเนอร์เซีย.

5.1 ปัญหาทางเทคนิคหลักๆ

1ความผิดพลาดทางการตั้งค่าและการตั้งค่าเฉพาะของระบบแกน: ความแม่นยําทางการตั้งค่าและการตั้งค่าเฉพาะของสามแกนมีผลต่อความแม่นยําของการคํานวณแนวทางโดยตรงแม้แต่ความเบี่ยงเบนเล็ก ๆ น้อย ๆ ในกระบวนการแปรรูปและการประกอบสามารถนําไปสู่ความผิดพลาดการจําลองอารมณ์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความต้องการความแม่นยําในระดับ arcsecond ทําให้ความต้องการสูงมากต่อกระบวนการแปรรูปและการประกอบ

2. การขัดขวางการเชื่อมโยงการเคลื่อนไหว: การตั้งตัวกระดับของสามกรอบนําไปสู่การเชื่อมโยงการเคลื่อนไหว การเคลื่อนไหวของแกนหนึ่งจะขัดขวางท่าของแกนอื่น ๆโดยเฉพาะในกรณีการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกความเร็วสูง, การขัดขวางการเชื่อมโยงจะส่งผลกระทบต่อความแม่นยําของการควบคุมและต้องการอัลการ์ตูมการแยกแยกที่ซับซ้อนเพื่อกําจัดการขัดขวาง

3ความผิดพลาดของระบบและการแทรกแซงภายนอก: เขตตายของระบบขับเคลื่อน, การเคลื่อนไหว 0 ของระบบวัด, ความสั่นสะเทือนภายนอกและปัจจัยอื่น ๆ ทั้งหมดสามารถนําไปสู่ความผิดพลาดการจําลองการเคลื่อนไหวการชดเชยความผิดพลาดและการออกแบบป้องกันการขัดแย้งจําเป็นเพื่อเพิ่มความมั่นคงของระบบ.

4การสมดุลการตอบสนองแบบไดนามิกและความแม่นยํา: การตอบสนองแบบไดนามิกที่สูง ต้องการให้ระบบขับเคลื่อนตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อคําสั่งการควบคุม ในขณะที่ความแม่นยําสูงต้องการให้ระบบทํางานอย่างเรียบร้อยมันมีความขัดแย้งระหว่างทั้งสองอย่างมันจําเป็นต้องบรรลุสมดุลระหว่างทั้งสองโดยการปรับปรุงอัลการิทึมการควบคุมและโครงสร้างกลเช่นการใช้โครงสร้างความแข็งแรงสูงและการขับเคลื่อน servo ความแม่นยําสูง เพื่อคํานึงถึงการตอบสนองแบบไดนามิกและความมั่นคงในการทํางาน.

5.2 มาตรการรับประกันความแม่นยํา

1การแปรรูปและการประกอบความแม่นยํา: การแปรรูปความแม่นยําสูงถูกใช้ในการรับประกันความแม่นยําของระบบแกนของสามกรอบการปรับความตรงตรงและความเหมาะสมของระบบแกน เพื่อลดความผิดพลาดทางกล; ในขณะเดียวกัน, วัสดุความแข็งแกร่งสูงและเลเยอร์ความแม่นยําถูกใช้เพื่อปรับปรุงความมั่นคงโครงสร้าง, การควบคุม flatness ของโต๊ะและการออกของหน้าปลายภายใน 0.02 มิลลิเมตร และเพิ่มความจุภาระ (ถึง 45 กิโลกรัมหรือมากกว่า)

2อัลการิทึมการแยกและควบคุมที่ก้าวหน้า: การคํานวณอารมณ์ Quaternion ถูกนํามาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาล็อคกิมบัลการขัดขวางการเชื่อมโยงการเคลื่อนไหวถูกกําจัดผ่านอัลการิทึม เช่น การตัดต่อ Feedforward และ การตัดต่อ Feedback; อัลกอริทึมการควบคุมถูกปรับปรุง เช่น การควบคุม PID ที่ปรับปรุงและระบบเครือข่ายเซลล์ fuzzyเพื่อปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองแบบไดนามิก และความแม่นยําในการควบคุมของระบบ และบรรลุความสมดุลระหว่างการตอบสนองแบบไดนามิก และความแม่นยํา;

3การวัดความแม่นยําสูงและการชดเชยความผิดพลาด: เครื่องโคเดอร์มุมความแม่นยําสูงและเซ็นเซอร์ความเร็วมุมถูกใช้ในการปรับปรุงความแม่นยําของการวัดโมเดลความผิดพลาดถูกกําหนดผ่านการทดลองการปรับขนาด เพื่อชดเชยความผิดพลาดในการวัดและความผิดพลาดของระบบในเวลาจริง; โครงสร้างลดความสั่นสะเทือนถูกนํามาใช้เพื่อลดการรบกวนจากความสั่นสะเทือนภายนอกและรับประกันการทํางานของระบบที่มั่นคงอุปกรณ์บางส่วนยังสามารถให้รายงานข้อมูลที่สมบูรณ์แบบและสามารถตรวจสอบได้ ซึ่งครอบคลุมทุกตําแหน่ง, อัตราและปารามิเตอร์กล เพื่อรับรองความน่าเชื่อถือและการติดตามข้อมูลการทดสอบ