CN1554991A - 交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置 - Google Patents

交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1554991A
CN1554991A CNA2003101159727A CN200310115972A CN1554991A CN 1554991 A CN1554991 A CN 1554991A CN A2003101159727 A CNA2003101159727 A CN A2003101159727A CN 200310115972 A CN200310115972 A CN 200310115972A CN 1554991 A CN1554991 A CN 1554991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
servo controller
axis
curve
simulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2003101159727A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1300652C (zh
Inventor
王伟国
高慧斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CNB2003101159727A priority Critical patent/CN1300652C/zh
Publication of CN1554991A publication Critical patent/CN1554991A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1300652C publication Critical patent/CN1300652C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明属于控制技术领域，是一种交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，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。本发明在电视跟踪状态下，通过单轴控制，可模拟三自由度船摇，目的是要解决在对电视跟踪仪进行船体扰动试验时，省去三轴摇摆台。本发明用交流伺服控制器控制交流电机按给定曲线运动，通过单轴控制，在电视跟踪状态下模拟出三自由度船摇，把速率陀螺敏感的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。本装置结构简单，成本低，可靠性高，特别适用于对电视跟踪仪进行船体摇摆试验。

Description

交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置
技术领域：本发明属于控制技术领域，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。
背景技术：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。
发明内容：针对上述问题，本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明通过单轴控制，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。本发明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是本发明的结构示意图，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。
具体实施方式：本发明的交流伺服控制器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。

Claims (6)

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，驱动交流伺服电机(2)完成控制任务，同时输出位置信息。
3、根据权利要求2所述的交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，其特征是交流伺服控制器(1)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，在使能有效的情况下，其它开关实现其各自任务，使交流伺服电机(2)运转；当起动开关使能时，交流伺服控制器(1)控制交流伺服电机(2)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(2)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(1)故障修复，系统复位。
4、根据权利要求3所述的交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，其特征是把电视跟踪仪(6)固定在与摇摆台水平基座成θ角的旋转平台(5)上，运行曲线通过开关控制交流伺服控制器(1)，交流伺服控制器(1)控制交流伺服电机(2)通过减速器(4)带动摇摆台基座在水平面内作曲线运动，模拟船的艏摇；自由度速率陀螺为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电视跟踪仪(6)的机座上，输入轴与垂直轴平行，两自由度速率陀螺安装在电视跟踪仪(6)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。
5、根据权利要求4所述的交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，其特征是交流伺服控制器(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。
6、根据权利要求5所述的交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置，其特征是交流伺服控制器(1)编程在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，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，完成控制任务。
CNB2003101159727A 2003-12-25 2003-12-25 交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置 Expired - Fee Related CN1300652C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2003101159727A CN1300652C (zh) 2003-12-25 2003-12-25 交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2003101159727A CN1300652C (zh) 2003-12-25 2003-12-25 交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1554991A true CN1554991A (zh) 2004-12-15
CN1300652C CN1300652C (zh) 2007-02-14

Family

ID=34337477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2003101159727A Expired - Fee Related CN1300652C (zh) 2003-12-25 2003-12-25 交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1300652C (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100452633C (zh) * 2007-04-26 2009-01-14 北京航空航天大学 一种磁悬浮反作用飞轮
CN100459376C (zh) * 2007-03-13 2009-02-04 王晨光 大功率直流发电机
CN102564456A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 深迪半导体(上海)有限公司 一种三轴微型陀螺仪的测试装置及测试方法
CN103674842A (zh) * 2013-12-20 2014-03-26 河北汉光重工有限责任公司 一种遥测转台
CN103955234A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 上海海事大学 一种船舶三轴摇摆试验台的测控系统及测控方法
CN104121929A (zh) * 2014-06-13 2014-10-29 北京航天控制仪器研究所 一种新型三轴摇摆台
CN105930595A (zh) * 2016-04-27 2016-09-07 中国人民解放军63680部队 基于跟踪真实目标的船摇隔离度静态测试方法
CN107796615A (zh) * 2017-12-08 2018-03-13 广州中臣碧阳船舶科技有限公司 一种摇摆试验平台
CN111462573A (zh) * 2020-04-24 2020-07-28 沈阳工业大学 一种倾斜旋转轴式摇摆平台

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6007338A (en) * 1997-11-17 1999-12-28 Disney Enterprises, Inc. Roller coaster simulator
CN2370925Y (zh) * 1998-11-09 2000-03-29 刘江河 模拟摇篮动作之传动机构
CN2454760Y (zh) * 2000-12-14 2001-10-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 双自由度陀螺稳定控制装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100459376C (zh) * 2007-03-13 2009-02-04 王晨光 大功率直流发电机
CN100452633C (zh) * 2007-04-26 2009-01-14 北京航空航天大学 一种磁悬浮反作用飞轮
CN102564456B (zh) * 2011-12-29 2014-12-03 深迪半导体(上海)有限公司 一种三轴微型陀螺仪的测试装置及测试方法
CN102564456A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 深迪半导体(上海)有限公司 一种三轴微型陀螺仪的测试装置及测试方法
CN103674842A (zh) * 2013-12-20 2014-03-26 河北汉光重工有限责任公司 一种遥测转台
CN103955234A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 上海海事大学 一种船舶三轴摇摆试验台的测控系统及测控方法
CN103955234B (zh) * 2014-05-15 2016-09-28 上海海事大学 一种船舶三轴摇摆试验台的测控系统及测控方法
CN104121929A (zh) * 2014-06-13 2014-10-29 北京航天控制仪器研究所 一种新型三轴摇摆台
CN104121929B (zh) * 2014-06-13 2016-09-21 北京航天控制仪器研究所 一种三轴摇摆台
CN105930595A (zh) * 2016-04-27 2016-09-07 中国人民解放军63680部队 基于跟踪真实目标的船摇隔离度静态测试方法
CN107796615A (zh) * 2017-12-08 2018-03-13 广州中臣碧阳船舶科技有限公司 一种摇摆试验平台
CN107796615B (zh) * 2017-12-08 2020-01-07 广州中臣碧阳船舶科技有限公司 一种摇摆试验平台
CN111462573A (zh) * 2020-04-24 2020-07-28 沈阳工业大学 一种倾斜旋转轴式摇摆平台

Also Published As

Publication number Publication date
CN1300652C (zh) 2007-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1300652C (zh) 交流电机驱动的模拟三轴摇摆装置
CN204188800U (zh) 带运动补偿的伺服平台
CN109454472B (zh) 一种空间多自由度定位装置及其空间位置解算方法
CN101169323A (zh) 在室内用旋转靶标测量电视经纬仪动态测角精度的方法
CN104990533B (zh) 卫星地面物理仿真系统超高精度姿态测量方法及装置
CN104034511A (zh) 一种光电跟踪性能检测方法
CN105259794A (zh) 一种基于即插即用技术的卫星姿态控制地面仿真系统
CN103925938B (zh) 用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源
CN109752769A (zh) 一种重力仪稳定平台测量装置的参数标定方法
CN102519425A (zh) 单自由度船用激光测距仪稳定平台及控制方法
CN110285816A (zh) 一种小卫星星上设备高精度姿态测量系统及方法
CN110209186A (zh) 带漂移补偿的陀螺稳定控制系统
CN114625027A (zh) 基于多自由度运动模拟器的多航天器姿轨控地面全物理仿真系统
CN104865565A (zh) 一种水下舰壳声呐自动升降回转摇摆检测装置
CN203966431U (zh) 一种灵巧弹药装置目标探测与控制仿真系统
CN101912213A (zh) 一种小型三轴全动展台
CN108802754A (zh) 一种光学特性测量系统及其应用方法
CN113253628B (zh) 一种无人机攻击移动目标俯冲飞行半实物仿真系统及方法
CN113049002B (zh) 一种倾角传感器的圆锥运动测试方法
TW202235208A (zh) 空間精度誤差量測方法
CN2700929Y (zh) 单轴转台模拟三轴摇摆装置
CN113386134A (zh) 一种坐标式焊接机器人控制系统、方法和机器人
CN205843624U (zh) 涡轮叶片超声无损检测系统
CN208305106U (zh) 一种用于检测工业机器人轨迹误差的装置
CN112388339A (zh) 一种连杆转台及其解耦控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee