一种交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，其特征是包含有交流伺服控制器（１），交流伺服电机（２），旋转变压器（３），减速器（４），旋转平台（５），其中旋转平台（５）与水平面成θ角；用交流伺服控制器（１）控制交流伺服电机（２）按给定曲线运动，交流伺服电机（２）经旋转变压器（３）和减速器（４），驱动旋转平台（５）；在电视跟踪状态下，利用自由度速率陀螺，进行单轴控制，模拟三自由度船摇，通过速率陀螺敏感出船摇信号，加到电视跟踪仪（６）的方位和俯仰控制中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
Analogue three axle swinging device driven by alternating current motor
A simulation of three axis swing AC motor driving device, which is characterized by containing AC servo controller of AC servo motor (1), (2), rotary transformer (3), reducer (4), (5), wherein the rotating platform rotating platform (5) and the horizontal angle by hand; flow controller (1) to control AC servo motor (2) according to the given curve movement, AC servo motor (2) by rotating transformer (3) and the reducer (4), driving the rotating platform (5); in the TV tracking state, the degree of freedom rate gyro, single axis control, simulation of three freedom the degree of ship rocking, the rate gyro sensitive signal of ship shaking, added to the TV tracker (6) of the azimuth and elevation control.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于控制
，涉及对交流电机伺服控制，具体地说是一种交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置。
技术介绍
对电视跟踪仪进行船体扰动的隔离度试验时，通常需要三轴摇摆台分别模拟船体的艏摇、横摇、纵摇，用三自由度速率陀螺敏感出这三个方向的速率，通过解耦分别加到电视跟踪系统的方位和俯仰控制中，克服船体扰动，提高电视跟踪精度。这种三轴摇摆台结构复杂，一般采用直流电机控制技术，需要三对位置和速度测量元件，控制难度大且造价高昂。随着交流控制技术的发展，交流伺服控制器更多地应用到伺服控制系统中。从功能上来看，控制器集成位置回路、速度回路和功率驱动部分，控制电机的运动参数调整方便，控制精度和可靠性高，非常适用于指定曲线的伺服控制系统中。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术要解决在对电视跟踪仪进行船体摇摆试验时，用交流伺服控制器控制交流电机按给定曲线运动，在电视跟踪状态下，通过单轴控制，模拟三自由度船摇，通过速率陀螺敏感出船摇速度信号，加到电视跟踪系统的方位和俯仰控制中，克服船体扰动，提高电视跟踪精度，目的是提供一种交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置。本专利技术包括交流伺服控制器，交流伺服电机，旋转变压器，减速器，旋转平台，其中旋转平台与水平面成θ角。本专利技术用交流伺服控制器控制交流伺服电机按给定曲线运动，交流伺服电机经旋转变压器和减速器，驱动旋转平台。在电视跟踪状态下，利用速率陀螺，进行单轴控制，模拟三自由度船摇。通过速率陀螺敏感出船摇信号，加到电视跟踪系统的方位和俯仰控制中，消除船体扰动，提高电视跟踪精度。本专利技术的交流伺服控制器结构如图3所示，给定曲线通过串行通讯传入交流伺服控制器，交流伺服控制器内部可以存储多条曲线，通过外部开关选择需要的工作曲线，通过对内部功能块库的调用，由内部功能块完成X、Y轴曲线的扩展，与交流伺服控制器内部的控制代码共同完成对曲线的控制，程序控制和控制代码调用由交流伺服控制器内部处理器自动完成，控制代码最后与旋转变压器的反馈形成闭环，完成对曲线控制输出，驱动交流电机完成控制任务，同时输出位置信息。本专利技术的交流伺服控制器控制电路如图2所示，由外部供电，设有使能、起动、调零、顺时针旋转、逆时针旋转、复位开关。只有在使能有效的情况下，其它开关才能实现其功能，交流伺服电机才能运转。当起动开关使能时，交流伺服控制器控制电机按给定曲线运行；在调零开关使能时，顺时针旋转、逆时针旋转开关分别控制交流伺服电机顺时针和逆时针等速旋转，确定曲线的起始零位；复位开关使能时，对交流伺服控制器故障修复，系统复位。本专利技术通过单轴控制，在电视跟踪状态下可模拟三自由度摇摆。把电视跟踪仪固定在与摇摆台水平基座成θ角的旋转平台上，运行曲线通过控制电路的开关控制交流伺服控制器，交流伺服控制器控制交流伺服电机通过减速器带动摇摆台基座在水平面内作曲线运动，模拟船的艏摇。为了测量因船体摇摆对电视跟踪仪方位和高低角的扰动，而加装了一个单自由度和两自由度速率陀螺。单自由度速率陀螺安装在跟踪仪的机座上，输入轴与垂直轴平行；两自由度速率陀螺安装在跟踪仪的方位转动部分，一个输入轴与水平轴平行，另一个输入轴与垂直轴和水平轴组成平面的垂线平行。这样安装陀螺，三个自由度速率信号之间没有解耦关系。当跟踪仪对目标进行电视跟踪时，由于摇摆台水平基座作正弦转动，三个自由度速率陀螺测量出因摇摆台水平基座摇摆而产生的方位和高低角速度，可直接加到跟踪系统中，提高跟踪精度。当对静止目标进行电视跟踪时，目标在甲板坐标系下方位和高低速度和加速度完全等效于船摇，原理如下大地坐标系如图4所示，y为正北方向。静止的点目标的坐标为ux，uy，uz，则目标在大地坐标系下的方位角和高低角分别为a、e，跟踪仪基座的纵摇角ps为θ；横摇角sa为0；艏摇角为k＝α*sin(w*t)；α为摇摆台作正弦转动的幅度，w为周期。u1x，u1y，u1z分别为目标的甲板坐标，目标大地坐标到甲板坐标转换公式为u1x＝cos(e)*(cos(sa)*sin(a-k)+sin(sa)*sin(ps)*cos(a-k))-sin(e)*sin(sa)*cos(ps)； u1y＝cos(e)*cos(ps)*cos(a-k)+sin(e)*sin(ps)；u1z＝cos(e)*(sin(sa)*sin(a-k)-cos(sa)*sin(ps)*cos(a-k))+sin(e)*cos(sa)*cos(ps)；目标在甲板坐标系下的高低和方位角ec ac分别为ec＝sin-1(u1z/(u1x2+u1y2)1/2)ac＝tg-1(u1x，u1y)对ec ac分别进行一阶和二阶微分，得到目标在甲板坐标系下的方位和高低的速度和加速度。通过改变摇摆台基座与水平面的夹角θ和基座作正弦运动振幅和周期，可得到不同的速度和加速度。速度和加速度是由基座作正弦运动产生的，等效于船摇产生的扰动速度和加速度。电视跟踪静止目标时，基座作正弦摆动等效于船的艏摇，由于摇摆台基座与水平面成θ角，由艏摇引起纵摇和横摇，因此，本摇摆台完全可以模拟三轴摇摆，验证加装速率陀螺对克服船摇扰动的效果。本专利技术已成功地应用到某电视跟踪仪摇摆实验，在电视跟踪状态下，可模拟出三轴摇摆。附图说明图1是本专利技术的结构示意图，也是说明书摘要附图和实施方式示意图。图中1为交流伺服控制器，2交流伺服电机，3旋转变压器，4减速器，5旋转平台，6电视跟踪仪，其中旋转平台与水平面成θ角。图2是交流伺服控制器1的控制电路图。图3是交流伺服控制器1的结构图示意图。图4是摇摆台大地坐标系示意图。具体实施例方式本专利技术的交流伺服控制器1和交流伺服电机2可选用德国伦茨公司产品，交流伺服控制器1选用9300系列凸轮型，交流伺服电机2选用旋转变压器反馈，旋变精度为1/2048。对交流伺服控制器1编程需要在lenze“GDC”开发环境下操作，分别对X轴和Y轴进行初始化，编辑曲线，也可以把几条曲线平滑连接。根据工作方式，确定外围控制开关，通过对交流伺服控制器1内门阵列编程，把控制开关联到相应的功能块上，完成控制功能。在电视跟踪时进行摇摆试验，根据摇摆指标，确定曲线类型，把确定的曲线输入控制器，通过外围控制开关的控制就可进行摇摆试验。权利要求1.一种交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，其特征是包含有交流伺服控制器(1)，交流伺服电机(2)，旋转变压器(3)，减速器(4)，旋转平台(5)，其中旋转平台(5)与水平面成θ角；用交流伺服控制器(1)控制交流伺服电机(2)按给定曲线运动，交流伺服电机(2)经旋转变压器(3)和减速器(4)，驱动旋转平台(5)；在电视跟踪状态下，利用自由度速率陀螺，进行单轴控制，模拟三自由度船摇，通过速率陀螺敏感出船摇信号，加到电视跟踪仪(6)的方位和俯仰控制中。2.根据权利要求1所述的交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，其特征是给定曲线通过串行通讯传入交流伺服控制器(1)，交流伺服控制器(1)内部存储多条曲线，通过外部开关选择需要的工作曲线，经对内部功能块库的调用，由内部功能块完成X、Y轴曲线的扩展，与交流伺服控制器(1)内部的控制代码共同完成对曲线的控制；程序控制和控制代码调用由交流伺服控制器(1)内部处理器自动完成，控制代码最后与旋转变压器(3)的反馈形成闭环，完成对曲线控制输出，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟国，高慧斌，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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