自動轉(zhuǎn)臺

　　轉(zhuǎn)臺是檢測和評價飛行控制系統(tǒng)中的陀螺儀及加速度傳感器的主要設(shè)備。在飛行器控制系統(tǒng)半實物仿真中，將陀螺儀、加速度傳感器等敏感元件置放在轉(zhuǎn)臺的內(nèi)框架中，轉(zhuǎn)臺模仿飛行器在空中飛行時姿態(tài)位置的變化，從而使其能感受到與飛行器實際飛行時較逼真的姿態(tài)變化信號。自動轉(zhuǎn)臺采用伺服電控技術(shù)，通過計算機對轉(zhuǎn)動軸進行高精度運動控制。

　　轉(zhuǎn)臺臺面所復(fù)現(xiàn)的角運動的自由度區(qū)別，轉(zhuǎn)臺相應(yīng)地分為單軸、雙軸和三軸，如今還發(fā)展出了五軸轉(zhuǎn)臺。

　　1.單軸轉(zhuǎn)臺，臺面運動只有一個自由度，以垂直軸為中心進行轉(zhuǎn)動，只能模仿飛行器在一個平面內(nèi)的角運動，是側(cè)重靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)性能的測試設(shè)備。如圖1所示。

　　2.雙軸轉(zhuǎn)臺，臺面運動具有二自由度，由垂直軸和水平軸組成，垂直軸做方位運動，水平軸做俯仰運動。如圖2所示。

　　3.三軸轉(zhuǎn)臺，臺面運動具有三自由度，由三個相對轉(zhuǎn)動的框架(外框、中框、內(nèi)框)構(gòu)成，三個框架軸相互垂直，分別用來仿真飛行器的方向、俯仰和滾動運動。三軸轉(zhuǎn)臺還可用于各種各種高精度跟蹤設(shè)備如大型射電望遠鏡、天文望遠鏡等的支承架。如圖3所示。

　　4.五軸轉(zhuǎn)臺，在其內(nèi)面三軸可模仿三個姿態(tài)角運動，外面的二個軸作為目標(biāo)仿真器之用，可將紅外導(dǎo)引頭的熱成像儀或透鏡系統(tǒng)裝在這兩軸的交叉處，最外面二個框架軸轉(zhuǎn)動時，目標(biāo)仿真器可隨之做復(fù)合運動。如圖5所示。

圖1 單軸轉(zhuǎn)臺                                                     圖2 雙軸轉(zhuǎn)臺

圖3 三軸轉(zhuǎn)臺                                                     圖 4 五軸轉(zhuǎn)臺

　　自動轉(zhuǎn)臺實際上是一個高精度的多自由度的隨動系統(tǒng)，由精密機械臺體和高性能的控制系統(tǒng)兩部分組成。

01自動轉(zhuǎn)臺的臺體

　　它主要實現(xiàn)安裝被測敏感元件；為被測敏感元件提供必要的運動自由度。轉(zhuǎn)臺的臺體是機械設(shè)計部分，包括基座和軸框架。臺體各軸上均裝有減速齒輪，驅(qū)動電機以及角運動敏感元件(如反饋電位器、光電碼盤和測速機)和高精度導(dǎo)電滑環(huán)，被測敏感元件裝在與內(nèi)框軸固聯(lián)的負載盤或支架上。為了防止隨動系統(tǒng)發(fā)生故障而連續(xù)旋轉(zhuǎn)，撞壞被試部件，各軸裝有限制轉(zhuǎn)角的限位裝置。減速齒輪裝有消除間隙的裝置(如偏心調(diào)節(jié)間距等)。各種引線通過各軸的中心孔以避免框架轉(zhuǎn)動時發(fā)生交叉和牽纏。

02自動轉(zhuǎn)臺的控制系統(tǒng)

　　自動轉(zhuǎn)臺的控制系統(tǒng)是一個典型的具有位置反饋、速度反饋和電流反饋控制的三環(huán)數(shù)字伺服控制系統(tǒng)。上位機的指令信號和反饋信號，經(jīng)過運動控制器運算生成控制信號，控制信號經(jīng)過驅(qū)動后，控制電機轉(zhuǎn)動來控制臺面轉(zhuǎn)動；同時，角位置傳感器將測得轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度反饋給運動控制器，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)臺的運動進行精確控制。

圖5 自動轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)原理圖