一种仿测一体化三轴电动转台系统技术方案

本发明专利技术公开了一种仿测一体化三轴电动转台系统，其包括三轴转台、底座及控制箱，三者采用一体化设计，所述三轴转台位于底座上，所述控制箱位于底座的下侧面；所述三轴转台包括内框架运动组件、中框架运动组件及外框架运动组件，所述外框架运动组件包括外框底板和相对设置的两块外框立板，外框底板和相对设置的两块外框立板一起构成了U型结构；所述中框架运动组件安装于所述两块外框立板之间且沿着立板垂直方向转动；所述内框架运动组件垂直安装于中框架运动组件上，且平行于所述中框架运动组件转动。本发明专利技术具有结构简单、体积小、成本低、定位精度高、动态性能优异等优点。动态性能优异等优点。动态性能优异等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种仿测一体化三轴电动转台系统


[0001]本专利技术主要涉及到航空航天的实验设备
，特指适用于航空航天实验设备的仿测一体化三轴电动转台系统。

技术介绍

[0002]“转台”是航空航天等领域中进行姿态角模拟、运动仿真、惯性器件或设备测试、标定和仿真等任务的关键硬件设备，在飞行器的研制过程中起着极其重要的作用。转台可以在实验室条件下模拟飞行器、导弹等在空中实际飞行时的各种姿态。通过复现飞行器或导弹在运动时的动力学特征，从而对它们的制导系统、控制系统算法及其相应器件的性能进行反复仿真和测试，获得试验数据，并据此对其进行迭代设计和改进，以达到总体设计的性能指标要求，从而避免了进行昂贵的实际飞行试验。
[0003]近年来，由于电子技术的迅猛发展，用于惯性导航的惯组器件，从过去的机电类惯组、动力调节陀螺到激光陀螺，再到MEMS惯组，其体积越来越小，而重量也大大减轻，未来高精度惯性器件必将往小型化方向加速发展。但用于惯性器件或设备测试与标定的重要设备——三轴电动转台的发展却有些滞后，其主要体现在：
[0004]1、机械结构及控制系统复杂、体积较大，加工成本也较高，导致很多高校、研究所做低成本的半实物仿真试验时出现困难。
[0005]2、目前市面针对小型化惯性器件测试仿真的强劲需求，也出现了部分低成本、小型化三轴电动转台，但这些转台基本都是采用普通伺服电机加蜗轮蜗杆减速机构的结构形式或者小型减速齿轮结构形式。普通伺服电机通常转速较高而转矩较小，在系统中作为执行元件拖动负载时，都必须经过齿轮减速装置，这种结构虽然控制系统简单，对电机要求相对较低，成本不高，但由于齿轮固有的齿隙以及齿隙“死区”的影响，使系统的精度和稳定性下降；而且体积都比较大，动态性能比较差，尤其是低速性能，更是对转台有着致命的影响。一般来说，低速性能是转台整体性能好坏的重要指标之一。因为低速平稳性的好坏直接关系到飞行控制系统的仿真置信度。如果低速平稳性不好，其角速度在低速时则会发生周期性的突跳或其它异常，安装在转台上的飞行控制系统的角速度敏感元件很容易感受到这种速度的异常，对控制系统产生错误信号，从而引起飞控系统额外的震荡，产生严重的仿真误差，使得实验结果分析变得复杂或难以理解，严重时将会使整个仿真实验无法进行。
[0006]3、随着数字总线技术的使用，因其传输速度越来越高，由于被试件需要通过多个滑环与地面仿真或测试系统相连，且被试件信号与大功率电机信号混杂在一起，各种信号处于大功率电机的复杂电磁环境之中，给被试件信号的测试、转台控制和系统综合都会带来严重的干扰。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、体积小、成本低、定位精度高、动态性能优异的仿测一体化三轴电动转台系统。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种仿测一体化三轴电动转台系统，其包括三轴转台、底座及控制箱，三者采用一体化设计，所述三轴转台位于底座上，所述控制箱位于底座的下侧面；所述三轴转台包括内框架运动组件、中框架运动组件及外框架运动组件，所述外框架运动组件包括外框底板和相对设置的两块外框立板，外框底板和相对设置的两块外框立板一起构成了U型结构；所述中框架运动组件安装于所述两块外框立板之间且沿着立板垂直方向转动；所述内框架运动组件垂直安装于中框架运动组件上，且平行于所述中框架运动组件转动。
[0010]作为本专利技术系统的进一步改进：所述内框架运动组件、中框架运动组件及外框架运动组件的三个运动轴系均采用机械轴承支撑，运动轴均由直流无刷电机及相应的驱动器直接驱动。
[0011]作为本专利技术系统的进一步改进：所述三轴转台包括绝对式编码器，用来进行速度、位置反馈，并在每个运动轴处通过导电滑环进行导线转接，使内框架运动组件、中框架运动组件及外框架运动组件做无限旋转运动。
[0012]作为本专利技术系统的进一步改进：所述导电滑环与转台的运动轴连接，运动轴由直流无刷电机直接驱动，转台控制器安装在结构底部。
[0013]作为本专利技术系统的进一步改进：所述控制箱的后侧面上设有接口组件，所述接口组件包括两个以太网接口、两个RS232串口、一个220V交流电源开关及电源插座。
[0014]作为本专利技术系统的进一步改进：所述内框架运动组1的运动轨迹上设置有相对应的内框刻度盘，所述中框架运动组件的运动轨迹上设置有相对应的中框刻度盘，所述外框架运动组件的运动轨迹上设置有相对应的外框刻度盘。
[0015]作为本专利技术系统的进一步改进：所述三轴转台上设置有负载安装平台，负载安装于负载安装平台上，并通过用户接口插座供电及输出反馈信号。
[0016]作为本专利技术系统的进一步改进：所述控制箱内设有控制器，所述控制器采用嵌入式处理器和FPGA的硬件结构。
[0017]作为本专利技术系统的进一步改进：控制器预留有接口，通过接口扩展一块高性能实时仿真主机板，且在上位机上设置转台控制的Simulink模块库和部分运动模拟Simulink案例库，利用Simulink的自动代码生成工具生成代码直接下载到仿真主板中。
[0018]作为本专利技术系统的进一步改进：所述控制器与仿真主板之间设有高速数据接口，所述高速数据接口为双口RAM；所述双口RAM是在一个SRAM存储器上具有两套完全独立的数据线、地址线和读写控制线，并允许两个独立的系统同时对其进行随机性访问的存储器。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点就在于：
[0020]本专利技术的仿测一体化三轴电动转台系统，具有定位精度高、动态性能优异、体积轻小、结构紧凑且生产成本低的仿测一体化三轴电动转台，能广泛适用于惯组测试、飞行器半实物仿真、姿态角模拟、运动仿真、惯性器件或设备测试与标定、无人机飞控、天线角度标校模型构建、靶场、试验场测试等领域。
附图说明
[0021]图1是本专利技术电动转台系统的结构原理示意图。
[0022]图2是本专利技术在具体应用实例中三轴转台的组成拓扑示意图。
[0023]图3是本专利技术在具体应用实例中转台控制单元的电路原理示意图。
[0024]图4是本专利技术在具体应用实例中转台控制数据接口的示意图。
[0025]图5是本专利技术在具体应用实例中封装好的控制函数模块库的示意图。
[0026]图6是本专利技术在具体应用实例中三轴电动转台的控制流程示意图。
[0027]图7是本专利技术在具体应用实例中采用高速数据接口的原理示意图。
[0028]图8是本专利技术在具体应用实例中三轴转台的转台侧视示意图。
[0029]图9是本专利技术在具体应用实例中转台内框倾斜轴二侧示意图。
[0030]图10是本专利技术在具体应用实例中转台内框倾斜正面的示意图。
[0031]图11是本专利技术在具体应用实例中转台外框输出轴与控制箱示意图。
[0032]图12是本专利技术在具体应用实例中转台中框旋转轴与外框台体示意图。
[0033]图13是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿测一体化三轴电动转台系统，其特征在于：包括三轴转台、底座及控制箱，三者采用一体化设计，所述三轴转台位于底座上，所述控制箱位于底座的下侧面；所述三轴转台包括内框架运动组件、中框架运动组件及外框架运动组件，所述外框架运动组件包括外框底板和相对设置的两块外框立板，外框底板和相对设置的两块外框立板一起构成了U型结构；所述中框架运动组件安装于所述两块外框立板之间且沿着立板垂直方向转动；所述内框架运动组件垂直安装于中框架运动组件上，且平行于所述中框架运动组件转动。2.根据权利要求1所述的仿测一体化三轴电动转台系统，其特征在于：所述内框架运动组件、中框架运动组件及外框架运动组件的三个运动轴系均采用机械轴承支撑，运动轴均由直流无刷电机及相应的驱动器直接驱动。3.根据权利要求1所述的仿测一体化三轴电动转台系统，其特征在于：所述三轴转台包括绝对式编码器，用来进行速度、位置反馈，并在每个运动轴处通过导电滑环进行导线转接，使内框架运动组件、中框架运动组件及外框架运动组件做无限旋转运动。4.根据权利要求3所述的仿测一体化三轴电动转台系统，其特征在于：所述导电滑环与转台的运动轴连接，运动轴由直流无刷电机直接驱动，转台控制器安装在结构底部。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的仿测一体化三轴电动转台系统，其特征在于：所述控制箱的后侧面上设有接口组件，所述接口组件包括两个以太网接口、两个RS232串口、一个220V交...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文华，
申请(专利权)人：湖南卓飞智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：