एयरोस्पेस, जड़त्वीय नेविगेशन और रोबोट नियंत्रण जैसे उच्च-स्तरीय उपकरण क्षेत्रों में, जड़त्वीय उपकरणों (जैसे जाइरोस्कोप, एक्सेलेरोमीटर) का प्रदर्शन वाहक की रवैया नियंत्रण सटीकता और नेविगेशन विश्वसनीयता को सीधे निर्धारित करता है। तीन-अक्ष जड़त्वीय परीक्षण टर्नटेबल, एक मुख्य परीक्षण उपकरण के रूप में, प्रयोगशाला वातावरण में त्रि-आयामी स्थान में किसी वस्तु के रवैये को सटीक रूप से पुन: पेश करने का मुख्य कार्य करता है।माप प्रतिक्रिया प्रणाली का कार्य तीन अक्षों के घूर्णन कोण, कोणीय वेग और कोणीय त्वरण जैसे मापदंडों को वास्तविक समय में एकत्र करना और बंद-लूप नियंत्रण बनाने के लिए उन्हें नियंत्रण प्रणाली में वापस फीड करना है, जिससे गति सिमुलेशन की सटीकता सुनिश्चित होती है। मुख्य माप उपकरणों में कोण एनकोडर और कोणीय वेग सेंसर शामिल हैं। कोण एनकोडर (जैसे फोटोइलेक्ट्रिक एनकोडर) की सटीकता सीधे टर्नटेबल की रवैया नियंत्रण सटीकता को निर्धारित करती है। वर्तमान में, उच्च-स्तरीय तीन-अक्ष टर्नटेबल ±कोणीय गति, जड़त्वीय उपकरणों के अंशांकन, परीक्षण और सत्यापन के लिए नियंत्रणीय और दोहराने योग्य गति उत्तेजना प्रदान करता है। एकल-अक्ष या दो-अक्ष टर्नटेबल के विपरीत, तीन-अक्ष टर्नटेबल तीन परस्पर लंबवत घूर्णन अक्षों के माध्यम से पूर्ण-अंतरिक्ष रवैया सिमुलेशन प्राप्त करता है। इसकी गति सिमुलेशन सिद्धांत यांत्रिक डिजाइन, किनेमेटिक्स और नियंत्रण इंजीनियरिंग जैसे कई विषयों को एकीकृत करता है, जिससे यह उच्च-स्तरीय उपकरण आर एंड डी श्रृंखला में एक अनिवार्य महत्वपूर्ण कड़ी बन जाता है।

यह लेख मुख्य परिभाषा से शुरू होगा और तीन-अक्ष जड़त्वीय परीक्षण टर्नटेबल के तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति सिमुलेशन के अंतर्निहित तर्क, कार्यान्वयन पथ और प्रमुख तकनीकों का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करेगा।

I. मुख्य अवधारणा: तीन-अक्ष जड़त्वीय परीक्षण टर्नटेबल और तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति के बीच आवश्यक संबंध

इसकी गति सिमुलेशन सिद्धांत को समझने के लिए, पहले दो मुख्य अवधारणाओं के अर्थ को स्पष्ट करना आवश्यक है: तीन-अक्ष जड़त्वीय परीक्षण टर्नटेबल और तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम घूर्णी गति।

एक तीन-अक्ष जड़त्वीय परीक्षण टर्नटेबल एक उच्च-सटीकता वाला मेकाट्रोनिक उपकरण है। इसके मुख्य घटकों में एक यांत्रिक फ्रेम, एक ड्राइव सिस्टम, एक माप प्रतिक्रिया प्रणाली और एक नियंत्रण प्रणाली शामिल है। इसका मुख्य डिजाइन लक्ष्य टर्नटेबल पर लगे परीक्षण के तहत जड़त्वीय उपकरण (जैसे जड़त्वीय माप इकाई, आईएमयू) को तीन स्वतंत्र डिग्री-ऑफ-फ्रीडम के चारों ओर सटीक कोणीय गति प्रदान करना है, जो तीन लंबवत घूर्णन अक्षों के माध्यम से, वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों में एक वाहक (जैसे विमान, उपग्रह, रोबोट) के रवैये में परिवर्तन का अनुकरण करता है, जैसे कि विमान का पिच, यॉ और रोल, और उपग्रह का कक्षीय रवैया समायोजन।

किनेमेटिक दृष्टिकोण से, अंतरिक्ष में किसी भी कठोर पिंड के रवैये में परिवर्तन को तीन स्वतंत्र घूर्णी डिग्री-ऑफ-फ्रीडम द्वारा पूरी तरह से वर्णित किया जा सकता है। ये तीन डिग्री-ऑफ-फ्रीडम तीन परस्पर लंबवत घूर्णी अक्षों के अनुरूप हैं, और तीन अक्ष एक बिंदु पर प्रतिच्छेद करते हैं (टर्नटेबल/परीक्षण केंद्र का केंद्र)। यह सुनिश्चित करता है कि परीक्षण के तहत उपकरण का संवेदनशील केंद्र हमेशा टर्नटेबल के केंद्र के साथ मेल खाता है, जिससे अतिरिक्त विस्थापन के परीक्षण सटीकता पर प्रभाव से बचा जा सके। ये तीन डिग्री-ऑफ-फ्रीडम इसके अनुरूप हैं: यॉ गति (दिगंश कोण)के चारों ओर ऊर्ध्वाधर अक्ष, पिच गति (पिच कोण)के चारों ओर क्षैतिज अक्ष, और रोल गति (रोल कोण)के चारों ओर टर्नटेबल के समानांतर एक अक्ष। इन तीनों की समन्वित गति अंतरिक्ष में किसी भी रवैये को पुन: उत्पन्न कर सकती है, जो तीन-अक्ष टर्नटेबल गति सिमुलेशन के लिए सैद्धांतिक आधार है।

एकल-अक्ष टर्नटेबल के विपरीत, जो केवल एक दिशा में घूर्णन का अनुकरण कर सकता है, और दो-अक्ष टर्नटेबल, जो पूर्ण रवैया कवरेज प्राप्त नहीं कर सकते हैं, तीन-अक्ष टर्नटेबल, तीन डिग्री-ऑफ-फ्रीडम के समन्वित नियंत्रण के माध्यम से, गति सिमुलेशन के आयामी सीमाओं को तोड़ते हैं और जटिल कार्य परिस्थितियों में वाहक के गतिशील रवैये को यथार्थवादी रूप से पुन: उत्पन्न कर सकते हैं, उच्च-सटीकता वाले जड़त्वीय उपकरणों के पूर्ण-स्थिति परीक्षण की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

II. यांत्रिक मूल बातें: तीन डिग्री-ऑफ-फ्रीडम वाले संरचनात्मक वाहकों का डिजाइन तर्क

तीन-अक्ष जड़त्वीय परीक्षण टर्नटेबल पर तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति का सिमुलेशन मुख्य रूप से एक सटीक यांत्रिक फ्रेम संरचना पर निर्भर करता है। इसकी मुख्य संरचना तीन जोड़ीदार लंबवत घूर्णन फ्रेम (बाहरी फ्रेम, मध्य फ्रेम और आंतरिक फ्रेम) से बनी है, प्रत्येक एक डिग्री-ऑफ-फ्रीडम के अनुरूप है। ये फ्रेम समग्र और समन्वित गति प्राप्त करने के लिए पदानुक्रमित रूप से नेस्टेड हैं। विशिष्ट फ्रेम संरचनाएंमें ऊर्ध्वाधर (U - O - O प्रकार, T-U-T प्रकार, आदि) और क्षैतिज संरचनाएं शामिल हैं। ऊर्ध्वाधर संरचनाएं, अपनी उच्च स्थिरता और उत्कृष्ट भार-वहन क्षमता के कारण, एयरोस्पेस क्षेत्र में उच्च-सटीकता परीक्षण परिदृश्यों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। उनकी संरचनात्मक डिजाइन तीन मुख्य सिद्धांतों का पालन करती है: लंबवतता, समरूपता, और कठोरता.

2.1 तीन मुख्य ढांचों का कार्यात्मक विभाजन (ऊर्ध्वाधर संरचना का उदाहरण लेते हुए)

तीन फ्रेमों का पदानुक्रमित नेस्टिंग डिजाइन प्रत्येक डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति की स्वतंत्रता और समन्वय सुनिश्चित करता है, जिसमें विशिष्ट श्रम विभाजन इस प्रकार है: 

1. बाहरी फ्रेम (दिगंश/यॉ अक्ष): पूरे टर्नटेबल की नींव के रूप में कार्य करता है, यह क्षैतिज तल के लंबवत स्थापित होता है। इसका घूर्णन अक्ष ऊर्ध्वाधर है, जो मध्य फ्रेम, आंतरिक फ्रेम और परीक्षण के तहत उपकरण को ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर एक साथ घुमाने के लिए जिम्मेदार है, जो क्षैतिज तल में वाहक की यॉ गति का अनुकरण करता है (जैसे जहाज का हेडिंग समायोजन या विमान का क्षैतिज मोड़)। बाहरी फ्रेम को पूरे टर्नटेबल के वजन और भार को वहन करने के लिए उच्च कठोरता और स्थिरता की आवश्यकता होती है; इसकी घूर्णी सटीकता समग्र रवैया सिमुलेशन की सटीकता को सीधे प्रभावित करती है।

2. मध्य फ्रेम (पिच अक्ष): बाहरी फ्रेम के अंदर नेस्टेड, इसका घूर्णन अक्ष क्षैतिज है और बाहरी फ्रेम अक्ष के लंबवत है। यह आंतरिक फ्रेम और परीक्षण के तहत उपकरण को क्षैतिज अक्ष के चारों ओर घुमाने के लिए जिम्मेदार है, जो वाहक की पिच गति का अनुकरण करता है (जैसे विमान का पिचिंग, या उपग्रह का पिच रवैया समायोजन)। मध्य फ्रेम के डिजाइन को कठोरता और हल्केपन को संतुलित करने की आवश्यकता होती है ताकि बाहरी फ्रेम पर भार बढ़ाने वाले अत्यधिक वजन से बचा जा सके। साथ ही, इसे अक्ष विचलन के कारण होने वाली रवैया त्रुटियों को कम करने के लिए बाहरी और आंतरिक फ्रेम के साथ लंबवतता सटीकता सुनिश्चित करनी चाहिए।

3. आंतरिक फ्रेम (रोल अक्ष): मध्य फ्रेम के अंदर नेस्टेड, इसका घूर्णन अक्ष मध्य फ्रेम अक्ष के लंबवत है औरटेबल सतह के लंबवत। यह सीधे टेबल सतह और परीक्षण के तहत उपकरण (डीयूटी) को अक्ष के चारों ओर घुमाने के लिए चलाता है, जो वाहक की रोलिंग गति का अनुकरण करता है (जैसे हवाई जहाज का रोल या रोबोट का रवैया समायोजन)। आंतरिक फ्रेम डीयूटी से सीधे जुड़ा हुआ हिस्सा है, और इसकी घूर्णी सटीकता और गतिशील प्रतिक्रिया गति का परीक्षण परिणामों पर सबसे सीधा प्रभाव पड़ता है। सुचारू और सटीक गति सुनिश्चित करने के लिए उच्च-सटीकता वाले बीयरिंग और हल्के सामग्री का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

2.2 मुख्य संरचनात्मक डिजाइन आवश्यकताएं

उच्च-सटीकता तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति सिमुलेशन प्राप्त करने के लिए, यांत्रिक संरचना को तीन मुख्य आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए: पहला, लंबवतता, जहां तीन घूर्णन अक्ष एक दूसरे के लिए कड़ाई से लंबवत होने चाहिए, जिसमें लंबवतता त्रुटि आमतौर पर अक्ष विचलन के कारण रवैया गणना त्रुटियों से बचने के लिए आर्कसेकंड स्तर पर नियंत्रित होती है; दूसरा, समरूपता, जहां तीन अक्षों के घूर्णन केंद्र एक ही बिंदु (परीक्षण केंद्र) पर अभिसरण करते हैं, जिसमें विचलन 0.5 मिमी के भीतर नियंत्रित होता है, यह सुनिश्चित करता है कि परीक्षण के तहत उपकरण का संवेदनशील केंद्र हमेशा गति के केंद्र में हो और अतिरिक्त केन्द्रापसारक बल के प्रभाव को समाप्त करता है; और तीसरा, उच्च कठोरता और कम कंपन, जहां फ्रेम उच्च-कठोरता सामग्री (जैसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु और मिश्र धातु इस्पात) से बना होता है, सटीक बीयरिंग और कंपन डंपिंग संरचनाओं के साथ मिलकर उच्च गति गति या लंबे समय तक संचालन के दौरान कंपन को कम करता है, जड़त्वीय उपकरणों की माप सटीकता के साथ कंपन हस्तक्षेप से बचता है।

III. मुख्य सिद्धांत: तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति का गणितीय मॉडलिंग और रवैया गणना

तीन-अक्ष टर्नटेबल पर तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति का सिमुलेशन अनिवार्य रूप से विशिष्ट गणितीय नियमों के अनुसार समन्वित गति प्राप्त करने के लिए तीन अक्षों के घूर्णन कोणों, कोणीय वेगों और कोणीय त्वरणों को नियंत्रित करके एक वाहक के स्थानिक रवैये को दोहराता है। इसका मुख्य सैद्धांतिक आधार यूलर कोण सिद्धांत और रवैया मैट्रिक्स परिवर्तन है। गणितीय मॉडलिंग के माध्यम से, स्थानिक रवैये और तीन अक्षों के घूर्णन मापदंडों के बीच एक पत्राचार स्थापित किया जाता है, जिससे रवैये का सटीक नियंत्रण और सिमुलेशन सक्षम होता है।

3.1 यूलर कोण और तीन-डीओएफ रवैया विवरण

अंतरिक्ष में किसी भी कठोर पिंड के रवैये को तीन यूलर कोणों (यॉ कोण ψ, पिच कोण θ, और रोल कोण φ) द्वारा पूरी तरह से वर्णित किया जा सकता है। ये तीन कोण टर्नटेबल के तीन अक्षों के घूर्णन कोणों के अनुरूप हैं, और उनका घूर्णन क्रम (जैसे, यॉ-पिच-रोल) अंतिम रवैया स्थिति निर्धारित करता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यूलर कोण एकलॉकसमस्या से ग्रस्त हैं (जब पिच कोण ±90° होता है, तो यॉ और रोल कोण युग्मित हो जाते हैं)। इसलिए, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, रवैया हानि से बचने के लिए रवैया गणना के लिए आमतौर पर चतुर्भुज विधियों का उपयोग किया जाता है लॉक" समस्या से ग्रस्त हैं (जब पिच कोण ±90° होता है, तो यॉ और रोल कोण युग्मित हो जाते हैं)। इसलिए, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, रवैया हानि से बचने के लिए रवैया गणना के लिए आमतौर पर चतुर्भुज विधियों का उपयोग किया जाता हैगिम्बल

लॉक और पूर्ण-अंतरिक्ष रवैया सिमुलेशन की निरंतरता और सटीकता सुनिश्चित करता है।

विशेष रूप से, परीक्षण के तहत उपकरण के लक्ष्य रवैये को यूलर कोण या चतुर्भुज के रूप में दर्शाया जा सकता है। नियंत्रण प्रणाली लक्ष्य रवैये को तीन अक्षों के लिए घूर्णन आदेशों में विघटित करती है, बाहरी फ्रेम, मध्य फ्रेम और आंतरिक फ्रेम को क्रमशः घुमाने के लिए चलाती है। अंत में, तीन अक्षों की समन्वित गति के माध्यम से, परीक्षण के तहत उपकरण को लक्ष्य रवैये में समायोजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, जब किसी विमान के गोता लगाने वाले रवैये का अनुकरण किया जाता है, तो मध्य फ्रेम (पिच अक्ष) दक्षिणावर्त घूमता है (पिच कोण घटता है), जबकि आंतरिक फ्रेम (रोल अक्ष) को रवैये की आवश्यकताओं के अनुसार ठीक किया जाता है, और बाहरी फ्रेम (यॉ अक्ष) स्थिर रहता है। गोता लगाने वाले रवैये के सटीक सिमुलेशन को प्राप्त करने के लिए तीनों मिलकर काम करते हैं।

3.2 रवैया मैट्रिक्स और गति युग्मित नियंत्रण

तीन डिग्री-ऑफ-फ्रीडम के समन्वित नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए, रवैया मैट्रिक्स के माध्यम से लक्ष्य रवैये और प्रत्येक अक्ष के घूर्णन मापदंडों के बीच एक मैपिंग संबंध स्थापित करने की आवश्यकता है। रवैया मैट्रिक्स एक 3×3 ऑर्थोगोनल मैट्रिक्स है जिसके तत्व तीन यूलर कोणों के त्रिकोणमितीय कार्यों से बने होते हैं, जो किसी कठोर पिंड के प्रारंभिक रवैये से उसके लक्ष्य रवैये तक घूर्णी परिवर्तन प्रक्रिया का वर्णन करने में सक्षम होते हैं। रवैया मैट्रिक्स के व्युत्क्रम परिवर्तन के माध्यम से, लक्ष्य रवैये को तीन अक्षों के साथ घूर्णन कोणों में विघटित किया जा सकता है, जिससे ड्राइव सिस्टम के लिए सटीक नियंत्रण आदेश प्रदान किए जा सकें।

चूंकि तीन फ्रेम पदानुक्रमित रूप से नेस्टेड होते हैं, एक अक्ष का घूर्णन अन्य अक्षों की स्थानिक स्थिति में परिवर्तन का कारण बन सकता है, जिससे गति युग्मन होता है (उदाहरण के लिए, जब मध्य फ्रेम घूमता है, तो आंतरिक फ्रेम की घूर्णन अक्ष दिशा मध्य फ्रेम के रवैये के साथ बदल जाती है)। इसलिए, गति नियंत्रण के दौरान, युग्मन प्रभाव को समाप्त करने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रत्येक अक्ष की गति स्वतंत्र और सटीक है, डिकपलिंग एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है। सामान्य डिकपलिंग विधियों में फीडफॉरवर्ड डिकपलिंग और फीडबैक डिकपलिंग शामिल हैं, जो वास्तविक समय में युग्मन त्रुटियों की भरपाई करके रवैया सिमुलेशन और गतिशील प्रतिक्रिया गति की सटीकता में सुधार करते हैं।

IV. कार्यान्वयन पथ: तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति का ड्राइव और नियंत्रण बंद लूप4.3 नियंत्रण प्रणाली: तीन डिग्री-ऑफ-फ्रीडम के सामंजस्यपूर्ण कार्य का "मस्तिष्क"टर्न

टेबल "कमांड इनपुट - ड्राइव निष्पादन - माप प्रतिक्रिया - त्रुटि सुधार" के बंद-लूप नियंत्रण के माध्यम से गति सिमुलेशन की सटीकता और स्थिरता सुनिश्चित करता है। इसके मुख्य घटकों में ड्राइव सिस्टम, माप प्रतिक्रिया प्रणाली और नियंत्रण प्रणाली शामिल हैं।

4.1 ड्राइव सिस्टम: तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति के लिए पावर स्रोतड्राइव सिस्टम का मुख्य कार्य नियंत्रण प्रणाली के निर्देशों के अनुसार तीन अक्षों को सटीक ड्राइविंग टॉर्क प्रदान करना है, जिससे कोण, कोणीय वेग और कोणीय त्वरण का सटीक नियंत्रण प्राप्त होता है। वर्तमान में, मुख्यधारा के ड्राइव तरीके इलेक्ट्रिक ड्राइव और इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक हाइब्रिड ड्राइव में विभाजित हैं। डीसी टॉर्क मोटर व्यापक रूप से स्थिति और सर्वो सिस्टम में उपयोग किए जाते हैं और उच्च-सटीकता सर्वो सिस्टम के लिए आदर्श एक्चुएटर हैं।

उनमें कम गति, उच्च टॉर्क, मजबूत ओवरलोड क्षमता, तेज प्रतिक्रिया, अच्छी रैखिकता और छोटे टॉर्क उतार-चढ़ाव की विशेषताएं होती हैं। वे सीधे लोड चला सकते हैं, जिससे कमी गियर की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जिससे सिस्टम की परिचालन सटीकता में सुधार होता है। इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक हाइब्रिड ड्राइव उच्च-लोड, उच्च-शक्ति परीक्षण आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त हैं, जैसे कि बड़े विमानों के लिए जड़त्वीय प्रणालियों का परीक्षण।रवैयारवैया

ओं के सटीक सिमुलेशन को प्राप्त करने के लिए सहयोगात्मक रूप से काम कर सके। इसकी कोणीय दर सीमा ±0.001～400°/s को कवर कर सकती है, जो स्थिर अंशांकन से क्षणिक प्रतिक्रिया तक पूर्ण-स्थिति परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा करती है।

4.2 माप प्रतिक्रिया प्रणाली: सटीकता सुनिश्चित करने के लिए एक प्रमुख घटकमाप प्रतिक्रिया प्रणाली का कार्य तीन अक्षों के घूर्णन कोण, कोणीय वेग और कोणीय त्वरण जैसे मापदंडों को वास्तविक समय में एकत्र करना और बंद-लूप नियंत्रण बनाने के लिए उन्हें नियंत्रण प्रणाली में वापस फीड करना है, जिससे गति सिमुलेशन की सटीकता सुनिश्चित होती है। मुख्य माप उपकरणों में कोण एनकोडर और कोणीय वेग सेंसर शामिल हैं। कोण एनकोडर (जैसे फोटोइलेक्ट्रिक एनकोडर) की सटीकता सीधे टर्नटेबल की रवैया नियंत्रण सटीकता को निर्धारित करती है। वर्तमान में, उच्च-स्तरीय तीन-अक्ष टर्नटेबल ±2″ की कोण स्थितिऔर

दोहराव सटीकता और ±0.0001° का कोणीय स्थिति रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर सकते हैं, जो उच्च-सटीकता वाले जड़त्वीय उपकरण अंशांकन की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।माप प्रतिक्रिया प्रणाली में उच्च प्रतिक्रिया गति और उच्च विश्वसनीयता होनी चाहिए, जो तीन अक्षों की गति की स्थिति को वास्तविक समय में कैप्चर करने और माप डेटा को नियंत्रण प्रणाली में तेजी से प्रसारित करने में सक्षम हो। साथ ही, इसे अंतर्निहित प्रणाली त्रुटियों (जैसे शून्य-बिंदु त्रुटि और पैमाने की त्रुटि) और यांत्रिक संरचना (जैसे शाफ्ट विचलन और कंपन त्रुटि) द्वारा पेश की गई त्रुटियों को ठीक करने के लिए त्रुटि क्षतिपूर्ति एल्गोरिदम को नियोजित करने की आवश्यकता है, जिससे माप सटीकता में और सुधार हो सके और बंद-लूप नियंत्रण के लिए सटीक प्रतिक्रिया डेटा प्रदान किया जा सके। टर्नटेबल के सभी तकनीकी विनिर्देशों को माप डेटा की पता लगाने की क्षमता सुनिश्चित करने के लिए

कोण मानक उपकरण

का उपयोग करके कैलिब्रेट किया जाता है।4.3 नियंत्रण प्रणाली: तीन डिग्री-ऑफ-फ्रीडम के सामंजस्यपूर्ण कार्य का "मस्तिष्क"नियंत्रण प्रणाली तीन-अक्षरवैयाटेबल तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति सिमुलेशन का मूल है। यह परीक्षण आदेशों (जैसे लक्ष्यरवैया और गति प्रक्षेपवक्र) को प्राप्त करने, गणितीय मॉडलिंग और डिकपलिंग एल्गोरिदम के माध्यम से तीन अक्षों के लिए नियंत्रण आदेशों में लक्ष्य

रवैयाको विघटित करने, गति निष्पादित करने के लिए ड्राइव सिस्टम को चलाने, और त्रुटियों को खत्म करने और गति सिमुलेशन की सटीकता और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए माप प्रतिक्रिया प्रणाली से वास्तविक समय डेटा के आधार पर नियंत्रण आदेशों को गतिशील रूप से सही करने के लिए जिम्मेदार है।नियंत्रण प्रणाली के मुख्य कार्यों में शामिल हैं: पहला, रवैया गणना, जो लक्ष्य रवैये (यूलर कोण या चतुर्भुज) को तीन अक्षों के लिए घूर्णन मापदंडों में परिवर्तित करता है ताकि गिम्बल लॉक समस्याओं से बचा जा सके; दूसरा, डिकपलिंग नियंत्रण, जो तीन अक्षों के बीच गति युग्मन को समाप्त करता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि प्रत्येक अक्ष की गति स्वतंत्र और समन्वित है; तीसरा, त्रुटि सुधार, जो सिस्टम त्रुटियों और बाहरी हस्तक्षेप की भरपाई के लिए माप प्रतिक्रिया डेटा के आधार पर ड्राइव आदेशों को वास्तविक समय में सही करता है; और चौथा, प्रक्षेपवक्र योजना, जो परीक्षण आवश्यकताओं के अनुसार तीन अक्षों के गति प्रक्षेपवक्र (जैसे समान घूर्णन, चर गति घूर्णन, साइनसोइडल दोलन, आदि) की योजना बनाती है ताकि जटिल रवैयों का अनुकरण किया जा सके। कुछ माप और नियंत्रण सॉफ्टवेयर विभिन्न परीक्षण परिदृश्यों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए स्थिति मोड, गति मोड और

स्विंग

 मोड जैसे कई नियंत्रण मोड का भी समर्थन करते हैं।

वर्तमान में, नियंत्रण प्रणाली ज्यादातर नियंत्रण कोर के रूप में पीएलसी, डीएसपी, या औद्योगिक कंप्यूटर का उपयोग करती है, जो उच्च-सटीकता, उच्च-गतिशील-प्रतिक्रिया समन्वित नियंत्रण प्राप्त करने के लिए उन्नत नियंत्रण एल्गोरिदम (जैसे पीआईडी नियंत्रण, फजी नियंत्रण और तंत्रिका नेटवर्क नियंत्रण) के साथ संयुक्त है। इनमें से, बेहतर पीआईडी नियंत्रण (जैसे अनुकूली पीआईडी) सिस्टम की अरैखिक और समय-परिवर्तनशील विशेषताओं के अनुकूल हो सकता है, प्रभावी ढंग से नियंत्रण सटीकता में सुधार कर सकता है; जबकि फजी नियंत्रण और तंत्रिका नेटवर्क नियंत्रण सिस्टम में अनिश्चितताओं को संभाल सकते हैं, सिस्टम की हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता को बढ़ा सकते हैं, और गति सिमुलेशन की स्थिरता को और अनुकूलित कर सकते हैं।

V. मुख्य तकनीकी चुनौतियां और सटीकता आश्वासन उपाय

तीन-अक्ष जड़त्वीय परीक्षण टर्नटेबल के तीन-डिग्री-ऑफ-फ्रीडम गति के अनुकरण में मुख्य चुनौती "उच्च सटीकता, उच्च स्थिरता और उच्च गतिशील प्रतिक्रिया" के साथ समन्वित नियंत्रण प्राप्त करना है। यह सटीकता यांत्रिक संरचना, ड्राइव सिस्टम, माप प्रणाली और नियंत्रण प्रणाली सहित कई कारकों से प्रभावित होती है। इन चुनौतियों का सामना करने के लिए, गति सिमुलेशन की सटीकता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने और जड़त्वीय उपकरण परीक्षण की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए लक्षित सटीकता आश्वासन उपायों की आवश्यकता है।

5.1 मुख्य तकनीकी चुनौतियां

1. अक्ष प्रणाली की लंबवतता और समरूपता त्रुटियां: तीन अक्षों की लंबवतता और समरूपता सटीकता रवैया गणना की सटीकता को प्रभावित करती है। मशीनिंग और असेंबली प्रक्रिया में छोटे विचलन भी रवैया सिमुलेशन त्रुटियों का कारण बन सकते हैं। विशेष रूप से, आर्कसेकंड स्तर पर सटीकता की आवश्यकताएं मशीनिंग और असेंबली प्रक्रियाओं पर अत्यंत उच्च मांग रखती हैं।

2. गति युग्मन हस्तक्षेप: तीन फ्रेमों की पदानुक्रमित नेस्टिंग गति युग्मन की ओर ले जाती है। एक अक्ष की गति अन्य अक्षों के रवैये में हस्तक्षेप करेगी। विशेष रूप से उच्च गति गतिशील गति परिदृश्यों में, युग्मन हस्तक्षेप नियंत्रण सटीकता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करेगा और हस्तक्षेप को समाप्त करने के लिए जटिल डिकपलिंग एल्गोरिदम की आवश्यकता होगी।

3. सिस्टम त्रुटियां और बाहरी हस्तक्षेप: ड्राइव सिस्टम का डेड जोन, माप प्रणाली का शून्य बहाव, बाहरी कंपन और अन्य कारक सभी गति सिमुलेशन त्रुटियों का कारण बन सकते हैं। सिस्टम की स्थिरता में सुधार के लिए त्रुटि क्षतिपूर्ति और हस्तक्षेप-विरोधी डिजाइन की आवश्यकता है।

4. गतिशील प्रतिक्रिया और सटीकता को संतुलित करना: उच्च गतिशील प्रतिक्रिया के लिए ड्राइव सिस्टम को नियंत्रण आदेशों पर तेजी से प्रतिक्रिया करने की आवश्यकता होती है, जबकि उच्च सटीकता के लिए सिस्टम को सुचारू रूप से संचालित करने की आवश्यकता होती है। दोनों के बीच एक निश्चित विरोधाभास है। नियंत्रण एल्गोरिथम और यांत्रिक संरचना को अनुकूलित करके दोनों के बीच संतुलन प्राप्त करना आवश्यक है, जैसे कि उच्च-कठोरता संरचना और उच्च-सटीकता सर्वो ड्राइव का उपयोग करके गतिशील प्रतिक्रिया और परिचालन स्थिरता दोनों को ध्यान में रखना।5.2 सटीकता आश्वासन उपाय1. सटीक मशीनिंग और असेंबली: तीन फ्रेमों की शाफ्ट प्रणाली की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए उच्च-सटीकता मशीनिंग प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है; सटीक असेंबली और अंशांकन के माध्यम से, यांत्रिक त्रुटियों को कम करने के लिए शाफ्ट प्रणाली की लंबवतता और समरूपता को समायोजित किया जाता है; साथ ही, संरचनात्मक स्थिरता में सुधार के लिए उच्च-कठोरता सामग्री और सटीक बीयरिंग का उपयोग किया जाता है,