در حوزه‌های ناوبری اینرسی، شبیه‌سازی وضعیت هواپیما، هوافضا و تولید تجهیزات پیشرفته، دستگاه‌های اینرسی (ژیروسکوپ‌ها، شتاب‌سنج‌ها) و سیستم‌های تشکیل‌دهنده آن‌ها (IMUها، سیستم‌های ناوبری اینرسی) هسته اصلی حسگر حرکت و موقعیت هستند. عملکرد آن‌ها مستقیماً دقت و قابلیت اطمینان کل سیستم را تعیین می‌کند. یک میز گردان آزمایشی اینرسی تک‌محوره یک دستگاه مرجع با دقت بالا و ضروری برای ارزیابی، کالیبراسیون و استانداردسازی این «مراکز عصبی» است. این مقاله به بررسی اصول کارکرد اصلی و شاخص‌های کلیدی عملکرد آن می‌پردازد و اهمیت فناوری آن را در زمینه‌های آزمایش پیشرفته نشان می‌دهد.

I. اصل کارکرد اصلی: ساخت یک مرجع حرکتی «ایده‌آل»

ماهیت یک میز گردان آزمایشی اینرسی، ارائه یک محیط حرکتی چرخشی با یک درجه آزادی، شناخته شده، بسیار دقیق و قابل کنترل برای دستگاه اینرسی تحت آزمایش است. تحقق فناوری آن، اوج ادغام مکانیک دقیق، کنترل سروو مدرن و حسگر با دقت بالا است.

1. بدنه مکانیکی دقیق: پایه فیزیکی عملکرد

سیستم شفت دقیق: میزهای گردان پیشرفته معمولاً از بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای جفت شده استفاده می‌کنند تا الزامات موقعیت‌یابی دقیق محوری و شعاعی ، سفتی بالا و دقت چرخشی بالا را برآورده کنند. این اساس فیزیکی برای دستیابی به پایداری سرعت فوق‌العاده کم و دقت موقعیت فوق‌العاده بالا است. فناوری درایو مستقیم: این فناوری اجزای انتقال دنده و چرخ دنده سنتی را حذف می‌کند و از یک موتور گشتاور بالا و چند قطبی برای درایو مستقیم پلتفرم استفاده می‌کند. مزایای آن شامل عدم وجود لقی، نوسان گشتاور کم و پاسخ دینامیکی بالا است که به طور کامل اثرات غیرخطی خطاهای انتقال و انعطاف‌پذیری را از بین می‌برد.

ساختار با سفتی بالا و تغییر شکل کم: پلتفرم و پایه از موادی با ضریب انبساط حرارتی کم و طراحی تقویت متقارن ساخته شده‌اند تا از حداقل تغییر شکل هندسی تحت بارهای و دماهای مختلف اطمینان حاصل شود و در نتیجه پایداری سیستم شفت حفظ شود.

2. سیستم اندازه‌گیری زاویه با دقت بالا: «چشم» سیستم

جزء اصلی یک انکودر گریتینگ دایره‌ای با دقت فوق‌العاده بالا است که دارای ده‌ها یا حتی صدها هزار خط است. از طریق نوارهای تداخلی دقیق و فناوری زیرتقسیم الکترونیکی، به وضوح زیر ثانیه قوسی یا حتی میلی ثانیه قوسی دست می‌یابد. موقعیت مطلق میز گردان را در زمان واقعی و به طور مداوم اندازه‌گیری می‌کند و منبع بازخورد را برای کنترل کاملاً حلقه بسته تشکیل می‌دهد. دقت آن مستقیماً مرجع موقعیت‌یابی سیستم را تعیین می‌کند.

3. سیستم کنترل سروو با عملکرد بالا: «مغز» و «اعصاب» سیستم

این یک سیستم کنترل حلقه بسته در زمان واقعی است که بر اساس یک پردازنده سیگنال دیجیتال با سرعت بالا (DSP/FPGA) است. دستورات حرکتی (مانند موقعیت، سرعت و نوسان سینوسی) را از کامپیوتر میزبان دریافت می‌کند، آن‌ها را با مقادیر واقعی از بازخورد گریتینگ مقایسه می‌کند و مقادیر کنترل را در زمان واقعی با استفاده از الگوریتم‌های کنترل پیشرفته (مانند PID تطبیقی، جبران پیش‌خور، ناظر اغتشاش و فیلتر شکاف) محاسبه و خروجی می‌دهد.

جبران پیش‌خور: اینرسی و اصطکاک شناخته شده سیستم را از قبل جبران می‌کند و دقت ردیابی دینامیکی را بهبود می‌بخشد.

فیلتر شکاف: قله‌های رزونانس مکانیکی را با دقت سرکوب می‌کند و پایداری سیستم را تحت پهنای باند بالا تضمین می‌کند.

سیگنال کنترل توسط یک درایور سروو با عملکرد بالا تقویت می‌شود و با دقت

موتور گشتاور را هدایت می‌کند و یک حلقه بسته دقیق از  «فرمان-کنترل-درایو-اجرا-بازخورد-اصلاح» را تشکیل می‌دهد و در نتیجه حرکت نرم و دقیقی را از سرعت فوق‌العاده کم تا سرعت بالا به دست می‌آورد. II. تجزیه و تحلیل شاخص‌های کلیدی عملکرد: تعریف مرزهای قابلیت‌های آزمایشی

ارزیابی کیفیت یک میز گردان آزمایشی اینرسی تک‌محوره مستلزم در نظر گرفتن از ابعاد مختلف، از جمله پایداری، دینامیک و سازگاری با محیط است. شاخص‌های زیر معیارهای اصلی برای انتخاب مهندسان هستند و همچنین سقف فناوری سازنده را نشان می‌دهند.

1. شاخص‌های دقت استاتیک: اندازه‌گیری شده توسط استانداردهای «استاتیک».

دقت موقعیت‌یابی: حداکثر انحراف بین موقعیت دستور داده شده و موقعیت توقف واقعی (واحد: ثانیه قوسی″). این به طور جامع خطای سیستم شفت، خطای گریتینگ و خطای حالت پایدار کنترل را منعکس می‌کند و دقت «خط‌کش مطلق» میز گردان است.

وضوح موقعیت: کوچکترین افزایش زاویه‌ای که سیستم کنترل می‌تواند تشخیص دهد یا اجرا کند. این حد پایین صافی حرکت را تعیین می‌کند و معمولاً بالاتر از دقت موقعیت‌یابی است (به عنوان مثال، دقت موقعیت‌یابی

2 ″ می‌تواند وضوح 0.36 ″ داشته باشد).خطای چرخش شفت: این شامل بیرون‌زدگی شعاعی/محوری است که به حرکت غیر ایده‌آل محور چرخش در فضا اشاره دارد. میزهای گردان با دقت بالا می‌توانند این پارامتر را به ±1″ برسانند که برای اطمینان از ثابت ماندن سطح میز بسیار مهم است.

2. شاخص‌های عملکرد دینامیکی: آزمایش ویژگی «حرکت».

محدوده سرعت زاویه‌ای و پایداری: این‌ها مهم‌ترین و از نظر فنی چالش‌برانگیزترین شاخص‌ها هستند.

محدوده

: باید محدوده شدید از زیر سرعت چرخش زمین (0.001 ° /s) تا سرعت مانور با سرعت بالا (±10000 °/s) را پوشش دهد.پایداری سرعت: در طول عملکرد با سرعت ثابت، نوسان سرعت آنی نسبت به سرعت متوسط ​​معمولاً به عنوان یک مقدار نسبی (به عنوان مثال، 1×10⁻⁶) بیان می‌شود. این مستقیماً «خلوص» سرعت زاویه‌ای تزریق شده در آزمایش کالیبراسیون ژیروسکوپ را تعیین می‌کند و شاخص نهایی توانایی سیستم سروو میز گردان در سرکوب نوسانات گشتاور و اختلالات اصطکاکی است.

شتاب زاویه‌ای و پهنای باند سیستم:

حداکثر شتاب زاویه‌ای: با گشتاور اوج موتور و اینرسی کل سیستم تعیین می‌شود که بر مانورپذیری دینامیکی بالا شبیه‌سازی شده تأثیر می‌گذارد.

پهنای باند سروو: حد بالایی فرکانس (واحد: هرتز) که در آن میز گردان می‌تواند دستورات حرکتی سینوسی را با دقت بازتولید کند. پهنای باند بالا به این معنی است که می‌تواند لرزش وضعیت با فرکانس بالای هواپیما را واقع‌بینانه‌تر شبیه‌سازی کند که پیش‌شرطی برای آزمایش ویژگی‌های پاسخ دینامیکی دستگاه است.

3. شاخص‌های بار و تطبیق‌پذیری

ظرفیت بار و تطبیق اینرسی: تمرکز صرفاً بر حداکثر ظرفیت بار کافی نیست. درجه تطابق بین اینرسی بار و اینرسی روتور میز گردان بسیار مهم است. یک تطابق مناسب کلید اطمینان از عدم تخریب عملکرد دینامیکی است.

همگام‌سازی و رابط ارتباطی: از همگام‌سازی سخت‌افزاری PPS (پالس در ثانیه) و اترنت صنعتی بی‌درنگ با پهنای باند بالا (مانند EtherCAT) پشتیبانی می‌کند تا از همگام‌سازی دقیق بین حرکت میز گردان و مهر زمانی سیستم جمع‌آوری داده‌های خارجی اطمینان حاصل شود. این اساس انجام آزمایش‌های پیچیده‌ای مانند ناوبری یکپارچه و آزمایش چند محوره است.

خلاصه: انتخاب فناوری و تحقق ارزش

انتخاب یک میز گردان آزمایشی اینرسی صرفاً به معنای پیگیری بالاترین ارزش برای یک شاخص واحد نیست، بلکه به معنای ایجاد یک تطابق دقیق بر اساس ویژگی‌های دستگاه تحت آزمایش (مانند ژیروسکوپ‌های فیبر نوری، IMUهای MEMS و ژیروسکوپ‌های لیزری) و وظیفه آزمایش (کالیبراسیون بایاس صفر، آزمایش ضریب مقیاس و شبیه‌سازی محیط دینامیکی) است.

آزمایش ژیروسکوپ‌های لیزری/ژیروسکوپ‌های فیبر نوری با دقت بالا مستلزم پیگیری شدید پایداری در سرعت‌های فوق‌العاده کم و لرزش زاویه‌ای بسیار کم است.

هنگام آزمایش IMUهای MEMS یا جوینده‌های درجه تاکتیکی، پهنای باند بالا، شتاب بالا و توانایی بازتولید مسیرهای حرکتی پیچیده از اهمیت بیشتری برخوردار است.

به عنوان یک تجهیزات اندازه‌گیری و آزمایش کلیدی در بالادست زنجیره صنعت فناوری اینرسی، عملکرد میز گردان آزمایشی اینرسی مستقیماً بر ایجاد و تأیید قابلیت‌های سقف دقت دستگاه‌های پایین‌دستی تأثیر می‌گذارد. این نه تنها یک قطعه تجهیزات سرد است، بلکه یک «صنعتگر» و «نگهبان» است که پیشرفت فناوری اینرسی را ارتقا می‌دهد و دقت تجهیزات پیشرفته کشور را تضمین می‌کند.

شرکت فناوری دقیق Jiujiang Ruya، با مسئولیت محدود

در میزهای گردان آزمایشی اینرسی با دقت بالا تخصص دارد و متعهد به ارائه راه‌حل‌های جامع به کاربران از سیستم‌های تک‌محوره استاندارد تا سیستم‌های چند محوره پیچیده است. محصولات ما که با دقت درجه یک، قابلیت اطمینان برتر و معماری سیستم باز مشخص می‌شوند، به آزمایشگاه‌های کلیدی ملی و شرکت‌های پیشرو در صنعت خدمات ارائه می‌دهند و ما را به یک شریک قابل اعتماد برای فناوری آزمایش اینرسی تبدیل می‌کنند.