في مجالات المعدات المتطورة مثل الفضاء والملاحة بالقصور الذاتي والتحكم في الروبوتات، تحدد أداء الأجهزة بالقصور الذاتي (الجيروسكوبات، مقاييس التسارع، إلخ) بشكل مباشر دقة التحكم في الموقف وموثوقية الملاحة للحامل. يعتبر القرص الدوار ثلاثي المحاور للاختبار بالقصور الذاتي، كجهاز اختبار أساسي، له وظيفة أساسية تتمثل في إعادة إنتاج الموقف بدقةيتم معايرة جميع المواصفات الفنية للقرص الدوار باستخدام معدات قياسية للزاوية الحركة الزاوية لجسم ما في الفضاء ثلاثي الأبعاد في بيئة معملية، مما يوفر إثارة حركة قابلة للتحكم وقابلة للتكرار لمعايرة واختبار والتحقق من الأجهزة بالقصور الذاتي. على عكس الأقراص الدوارة أحادية المحور أو ثنائية المحور، يحقق القرص الدوار ثلاثي المحاور محاكاة كاملة للموقف في الفضاء من خلال ثلاثة محاور دوران متعامدة على بعضها البعض. يدمج مبدأ محاكاة الحركة الخاص به تخصصات متعددة مثل التصميم الميكانيكي، والحركية، وهندسة التحكم، مما يجعله حلقة رئيسية لا غنى عنها في سلسلة البحث والتطوير للمعدات المتطورة.

ستبدأ هذه المقالة من التعريف الأساسي وتحلل بشكل منهجي المنطق الأساسي ومسار التنفيذ والتقنيات الرئيسية لمحاكاة الحركة ثلاثية درجات الحر الحرية لقرص دوار ثلاثي المحاور للاختبار بالقصور الذاتي.

أولاً. المفهوم الأساسي: العلاقة الأساسية بين قرص دوار ثلاثي المحاور للاختبار بالقصور الذاتي وحركة ثلاثية درجات الحرية

لفهم مبدأ محاكاة الحركة الخاص به، من الضروري أولاً توضيح معنى مفهومين أساسيين: القرص الدوار ثلاثي المحاور للاختبار بالقصور الذاتي وحركة الدوران ثلاثية درجات الحرية.

القرص الدوار ثلاثي المحاور للاختبار بالقصور الذاتي هو جهاز ميكاترونيك عالي الدقة. تشمل مكوناته الأساسية إطارًا ميكانيكيًا ونظام قيادة ونظام تغذية راجعة للقياس ونظام تحكم. هدف التصميم الأساسي هو توفير الجهاز بالقصور الذاتي قيد الاختبار (مثل وحدة قياس بالقصور الذاتي، IMU) المثبتة على القرص الدوار بحركة زاوية دقيقة حول ثلاث درجات حرية مستقلة من خلال ثلاثة محاور دوران متعامدة، لمحاكاة تغييرات الموقف للحامل (طائرة، قمر صناعي، روبوت، إلخ) في سيناريوهات العالم الحقيقي، مثل الانحدار والانحراف والالتفاف للطائرة، وضبط الموقف المداري للقمر الصناعي.

من منظور حركي، يمكن وصف تغيير الموقف لأي جسم صلب في الفضاء بالكامل بثلاث درجات حرورية مستقلة للدوران. تتوافق درجات الحرية الثلاث هذه مع ثلاثة محاور دوران متعامدة على بعضها البعض، وتتقاطع المحاور الثلاثة عند نقطة واحدة (مركز القرص الدوار/مركز الاختبار). يضمن هذا أن المركز الحساس للجهاز قيد الاختبار يتطابق دائمًا مع مركز القرص الدوار، مما يتجنب تأثير الإزاحة الإضافية على دقة الاختبار. تتوافق درجات الحرية الثلاث هذه مع: حركة الانحراف (زاوية السمت) حول المحور الرأسي، وحركة الانحدار (زاوية الانحدار) حول المحور الأفقي، وحركة الالتفاف (زاوية الالتفاف) حول محور موازٍ للقرص الدوار. يمكن للحركة المنسقة لهذه الثلاثة إعادة إنتاج أي موقف في الفضاء، وهو الأساس النظري لمحاكاة حركة القرص الدوار ثلاثي المحاور.

على عكس الأقراص الدوارة أحادية المحور، التي يمكنها فقط محاكاة الدوران في اتجاه واحد، والأقراص الدوارة ثنائية المحور، التي لا يمكنها تحقيق تغطية كاملة للموقف، فإن الأقراص الدوارة ثلاثية المحاور، من خلال التحكم المنسق لدرجات الحرية الثلاث، تكسر القيود البعدية لمحاكاة الحركة ويمكنها إعادة إنتاج الموقف الديناميكي للحامل بشكل واقعي في ظل ظروف عمل معقدة، مما يلبي احتياجات الاختبار الكامل لجميع الظروف للأجهزة بالقصور الذاتي عالية الدقة.

ثانياً. الأساسيات الميكانيكية: منطق تصميم حوامل الهياكل ذات ثلاث درجات حرية

تعتمد محاكاة الحركة ثلاثية درجات الحرية على قرص دوار ثلاثي المحاور للاختبار بالقصور الذاتي بشكل أساسي على هيكل إطار ميكانيكي دقيق. يتكون قلبه من ثلاثة إطارات دوارة متعامدة على أزواج (الإطار الخارجي، الإطار الأوسط، والإطار الداخلي)، كل منها يتوافق مع درجة حرية واحدة. يتم تداخل هذه الإطارات بشكل هرمي لتحقيق حركة مركبة ومنسقة. تشمل هياكل الإطارات النموذجية الهياكل الرأسية ( U - O - O نوع , T-U-T نوع , إلخ) و الهياكل الأفقية. الهياكل الرأسية، نظرًا لاستقرارها العالي وقدرتها الفائقة على تحمل الأحمال، تستخدم على نطاق واسع في سيناريوهات الاختبار عالية الدقة في مجال الفضاء. يتبع تصميمها الهيكلي ثلاثة مبادئ رئيسية: التعامد , والتركيز، والصلابة .

2.1 التقسيم الوظيفي للأطر الرئيسية الثلاثة (مع أخذ الهيكل الرأسي كمثال)

يضمن التصميم المتداخل الهرمي للإطارات الثلاثة استقلالية وتنسيق كل درجة حرية للحركة، مع تقسيم العمل المحدد على النحو التالي: 

1. الإطار الخارجي (محور السمت/الانحراف): يعمل كأساس للقرص الدوار بأكمله، ويتم تثبيته بشكل عمودي على المستوى الأفقي. محور دورانه رأسي، وهو مسؤول عن قيادة الإطار الأوسط والإطار الداخلي والجهاز قيد الاختبار للدوران معًا حول المحور الرأسي، لمحاكاة حركة الانحراف للحامل في المستوى الأفقي (مثل تعديل اتجاه السفينة أو الدوران الأفقي للطائرة). يحتاج الإطار الخارجي إلى صلابة واستقرار عاليين لتحمل وزن وحمل القرص الدوار بأكمله؛ تؤثر دقة دورانه بشكل مباشر على دقة محاكاة الموقف الكلية.

2. الإطار الأوسط (محور الانحدار): متداخل داخل الإطار الخارجي، محور دورانه أفقي ومتعامد على محور الإطار الخارجي. وهو مسؤول عن قيادة الإطار الداخلي والجهاز قيد الاختبار للدوران حول المحور الأفقي، لمحاكاة حركة الانحدار للحامل (مثل انحدار الطائرة، أو تعديل الموقف الانحداري للقمر الصناعي). يحتاج تصميم الإطار الأوسط إلى موازنة الصلابة وخفة الوزن لتجنب الوزن الزائد الذي سيزيد الحمل على الإطار الخارجي. في الوقت نفسه، يجب أن يضمن دقة التعامد مع الإطارين الخارجي والداخلي لتقليل أخطاء الموقف الناتجة عن انحراف المحاور.

3. الإطار الداخلي (محور الالتفاف): متداخل داخل الإطار الأوسط، محور دورانه متعامد على محور الإطار الأوسط و عمودي على سطح الطاولة . يقود مباشرة سطح الطاولة والجهاز قيد الاختبار (DUT) للدوران حول المحور، لمحاكاة حركة الالتفاف للحامل (مثل التفاف الطائرة أو تعديل الموقف للروبوت). الإطار الداخلي هو الجزء المتصل مباشرة بـ DUT، وتؤثر دقة دورانه وسرعة استجابته الديناميكية بشكل مباشر على نتائج الاختبار. تستخدم عادةً محامل عالية الدقة ومواد خفيفة الوزن لضمان حركة سلسة ودقيقة.

2.2 متطلبات التصميم الهيكلي الرئيسية

لتحقيق محاكاة دقيقة للحركة ثلاثية درجات الحرية، يجب أن يلبي الهيكل الميكانيكي ثلاثة متطلبات أساسية: أولاً، التعامد، حيث يجب أن تكون محاور الدوران الثلاثة متعامدة تمامًا على بعضها البعض، مع التحكم في خطأ التعامد عادةً عند مستوى القوس لتجنب أخطاء حساب الموقف بسبب انحراف المحور؛ ثانيًا، التركيز، حيث يجب أن تتقارب مراكز دوران المحاور الثلاثة عند نفس النقطة (مركز الاختبار)، مع التحكم في الانحراف في حدود 0.5 مم، مما يضمن أن المركز الحساس للجهاز قيد الاختبار يكون دائمًا في مركز الحركة ويلغي تأثير القوة الطاردة المركزية الإضافية؛ وثالثًا، الصلابة العالية والاهتزاز المنخفض، حيث يتم تصنيع الإطار من مواد عالية الصلابة (مثل سبائك الألومنيوم والفولاذ السبائكي)، جنبًا إلى جنب مع محامل دقيقة وهياكل تخميد الاهتزازات لتقليل الاهتزاز أثناء الحركة عالية السرعة أو التشغيل طويل الأمد، مما يتجنب تداخل الاهتزازات مع دقة قياس الأجهزة بالقصور الذاتي.

ثالثاً. المبدأ الأساسي: النمذجة الرياضية وحساب الموقف للحركة ثلاثية درجات الحرية

تتمثل محاكاة الحركة ثلاثية درجات الحرية على قرص دوار ثلاثي المحاور بشكل أساسي في تكرار الموقف المكاني للحامل عن طريق التحكم في زوايا الدوران وسرعات الدوران والتسارعات الزاوية للمحاور الثلاثة لتحقيق حركة منسقة وفقًا لقوانين رياضية محددة. أساسه النظري الأساسي هو مبدأ زوايا أويلر وتحويل مصفوفة الموقف. من خلال النمذجة الرياضية، يتم إنشاء علاقة بين الموقف المكاني ومعلمات دوران المحاور الثلاثة، مما يتيح التحكم الدقيق ومحاكاة الموقف.

3.1 زوايا أويلر ووصف الموقف ثلاثي درجات الحرية

يمكن وصف الموقف لأي جسم صلب في الفضاء بالكامل بثلاث زوايا أويلر (زاوية السمت ψ، زاوية الانحدار θ، وزاوية الالتفاف φ). تتوافق هذه الزوايا الثلاث مع زوايا دوران محاور القرص الدوار الثلاثة، وتسلسل دورانها (على سبيل المثال، السمت-الانحدار-الالتفاف) يحدد حالة الموقف النهائية. من المهم ملاحظة أن زوايا أويلر تعاني من مشكلة قفل المحور على وجه التحديد، يمكن تمثيل الموقف المستهدف للجهاز قيد الاختبار بزوايا أويلر أو الرباعيات. يقوم نظام التحكم بتفكيك الموقف المستهدف إلى أوامر دوران للمحاور الثلاثة، مما يدفع الإطار الخارجي والإطار الأوسط والإطار الداخلي للدوران على التوالي. أخيرًا، من خلال الحركة المنسقة للمحاور الثلاثة، يتم ضبط الجهاز قيد الاختبار إلى الموقف المستهدف. على سبيل المثال، عند محاكاة موقف الغوص للطائرة، يدور الإطار الأوسط (محور الانحدار) في اتجاه عقارب الساعة (تنخفض زاوية الانحدار)، بينما يتم ضبط الإطار الداخلي (محور الالتفاف) بدقة وفقًا لمتطلبات الموقف، ويظل الإطار الخارجي (محور السمت) ثابتًا. تعمل الثلاثة معًا لتحقيق محاكاة دقيقة لموقف الغوص. (عندما تكون زاوية الانحدار ±90°، تصبح زوايا السمت والالتفاف مقترنة). لذلك، في التطبيقات العملية، تستخدم عادةً طرق الرباعيات لحساب الموقف لتجنب فقدان الموقف بسبب قفل المحور وضمان استمرارية ودقة محاكاة الموقف الكامل في الفضاء.على وجه التحديد، يمكن تمثيل الموقف المستهدف للجهاز قيد الاختبار بزوايا أويلر أو الرباعيات. يقوم نظام التحكم بتفكيك الموقف المستهدف إلى أوامر دوران للمحاور الثلاثة، مما يدفع الإطار الخارجي والإطار الأوسط والإطار الداخلي للدوران على التوالي. أخيرًا، من خلال الحركة المنسقة للمحاور الثلاثة، يتم ضبط الجهاز قيد الاختبار إلى الموقف المستهدف. على سبيل المثال، عند محاكاة موقف الغوص للطائرة، يدور الإطار الأوسط (محور الانحدار) في اتجاه عقارب الساعة (تنخفض زاوية الانحدار)، بينما يتم ضبط الإطار الداخلي (محور الالتفاف) بدقة وفقًا لمتطلبات الموقف، ويظل الإطار الخارجي (محور السمت) ثابتًا. تعمل الثلاثة معًا لتحقيق محاكاة دقيقة لموقف الغوص.3.2 مصفوفة الموقف والتحكم المقترن بالحركة

لتحقيق التحكم المنسق لدرجات الحرية الثلاث، يجب إنشاء علاقة ربط بين الموقف المستهدف ومعلمات دوران كل محور من خلال مصفوفة الموقف. مصفوفة الموقف هي مصفوفة متعامدة 3×3 تتكون عناصرها من دوال مثلثية لثلاث زوايا أويلر، قادرة على وصف عملية التحويل الدوراني لجسم صلب من موقفه الأولي إلى موقفه المستهدف. من خلال التحويل العكسي لمصفوفة الموقف، يمكن تفكيك الموقف المستهدف إلى زوايا دوران على طول المحاور الثلاثة، مما يوفر أوامر تحكم دقيقة لنظام القيادة.

نظرًا لأن الإطارات الثلاثة متداخلة بشكل هرمي، فإن دوران محور واحد يمكن أن يسبب تغييرات في الموضع المكاني للمحاور الأخرى، مما يخلق اقترانًا للحركة (على سبيل المثال، عندما يدور الإطار الأوسط، يتغير اتجاه دوران الإطار الداخلي مع موقف الإطار الأوسط). لذلك، أثناء التحكم في الحركة، هناك حاجة إلى خوارزميات فك الاقتران للقضاء على تأثير الاقتران وضمان أن حركة كل محور مستقلة ودقيقة. تشمل طرق فك الاقتران الشائعة فك الاقتران التغذوي الأمامي وفك الاقتران التغذوي الخلفي، والتي تحسن دقة محاكاة الموقف وسرعة الاستجابة الديناميكية عن طريق تعويض أخطاء الاقتران في الوقت الفعلي.

رابعاً. مسار التنفيذ: حلقة الإغلاق للقيادة والتحكم للحركة ثلاثية درجات الحرية

تعمل الهياكل الميكانيكية كحوامل لمحاكاة الحركة، وتوفر النمذجة الرياضية الأساس النظري، ويعتبر التشغيل المنسق لنظام القيادة ونظام التحكم المسار الأساسي لتحقيق محاكاة دقيقة للحركة ثلاثية درجات الحرية. يضمن القرص الدوار ثلاثي المحاور دقة واستقرار محاكاة الحركة من خلال التحكم في الحلقة المغلقة لـ "إدخال الأمر - تنفيذ القيادة - تغذية راجعة للقياس - تصحيح الخطأ". تشمل مكوناته الأساسية نظام القيادة ونظام التغذية الراجعة للقياس ونظام التحكم.

4.1 نظام القيادة: مصدر الطاقة للحركة ثلاثية درجات الحرية

تتمثل الوظيفة الأساسية لنظام القيادة في توفير عزم دوران قيادة دقيق للمحاور الثلاثة وفقًا لتعليمات نظام التحكم، وبالتالي تحقيق تحكم دقيق في الزاوية وسرعة الدوران والتسارع الزاوي. حاليًا، تنقسم طرق القيادة السائدة إلى القيادة الكهربائية والقيادة الهجينة الكهرومائية. تستخدم محركات عزم الدوران المستمر على نطاق واسع في أنظمة الموضع والخدمة وهي مشغلات مثالية لأنظمة الخدمة عالية الدقة. تشمل الوظائف الأساسية لنظام التحكم: أولاً، حساب الموقف، الذي يحول الموقف المستهدف (زوايا أويلر أو الرباعيات) إلى معلمات دوران للمحاور الثلاثة لتجنب مشاكل قفل المحور؛ ثانيًا، التحكم في فك الاقتران، الذي يقضي على اقتران الحركة بين المحاور الثلاثة لضمان أن حركة كل محور مستقلة ومنسقة؛ ثالثًا، تصحيح الأخطاء، الذي يصحح أوامر القيادة في الوقت الفعلي بناءً على بيانات التغذية الراجعة للقياس لتعويض أخطاء النظام والتداخل الخارجي؛ ورابعًا، تخطيط المسار، الذي يخطط لمسارات الحركة للمحاور الثلاثة (مثل الدوران المنتظم، الدوران المتغير السرعة، التذبذب الجيبي، إلخ) وفقًا لمتطلبات الاختبار لمحاكاة المواقف المعقدة. تدعم بعض برامج القياس والتحكم أيضًا أوضاع تحكم متعددة مثل وضع الموضع، ووضع السرعة، ووضع يجب أن يمتلك محرك عزم الدوران المستمر، كوحدة قيادة أساسية، قدرات تحكم دقيقة في السرعة والموضع. بالاقتران مع مخفض دقيق (مثل مخفض التوافقي)، فإنه يحول دوران المحرك عالي السرعة إلى دوران منخفض السرعة وعالي الدقة للإطار، مع توفير عزم دوران قيادة كافٍ للتغلب على القصور الذاتي للإطار ومقاومة الحمل. كل محور مجهز بوحدة قيادة مستقلة، مما يضمن أن حركة درجات الحرية الثلاث يمكن التحكم فيها بشكل مستقل وتعمل بشكل تعاوني لتحقيق محاكاة دقيقة لـ

المواقف

المعقدة. يمكن أن يغطي نطاق معدل زاويته ±0.001～400°/s، مما يلبي متطلبات الاختبار الكاملة من المعايرة الثابتة إلى الاستجابة العابرة.4.2 نظام التغذية الراجعة للقياس: مكون رئيسي لضمان الدقةتتمثل وظيفة نظام التغذية الراجعة للقياس في جمع معلمات مثل زاوية الدوران وسرعة الدوران والتسارع الزاوي للمحاور الثلاثة في الوقت الفعلي وإعادتها إلى نظام التحكم لتشكيل تحكم في الحلقة المغلقة، مما يضمن دقة محاكاة الحركة. تشمل أجهزة القياس الأساسية مشفرات الزاوية ومستشعرات سرعة الدوران. تحدد دقة مشفر الزاوية (مثل المشفر الكهروضوئي) مباشرة دقة التحكم في الموقف للقرص الدوار. حاليًا، يمكن للأقراص الدوارة ثلاثية المحاور المتطورة تحقيق دقة تحديد موضع زاوية

وخامساً. التحديات التقنية الرئيسية وتدابير ضمان الدقة2

″ ودقة موضع زاوية ±0.0001°، مما يلبي المتطلبات الصارمة لمعايرة الأجهزة بالقصور الذاتي عالية الدقة.

يجب أن يمتلك نظام التغذية الراجعة للقياس سرعة استجابة عالية وموثوقية عالية، وقادرًا على التقاط حالة الحركة للمحاور الثلاثة في الوقت الفعلي ونقل بيانات القياس بسرعة إلى نظام التحكم. في الوقت نفسه، يحتاج إلى استخدام خوارزميات تعويض الأخطاء لتصحيح أخطاء النظام المتأصلة في أجهزة القياس (مثل خطأ نقطة الصفر وخطأ المقياس) والأخطاء التي أدخلها الهيكل الميكانيكي (مثل انحراف المحور وخطأ الاهتزاز)، مما يحسن دقة القياس بشكل أكبر ويوفر بيانات تغذية راجعة دقيقة للتحكم في الحلقة المغلقة. يتم معايرة جميع المواصفات الفنية للقرص الدوار باستخدام معدات قياسية للزاوية لضمان إمكانية تتبع بيانات القياس.4.3 نظام التحكم: "عقل" العمل المنسق لثلاث درجات حريةنظام التحكم هو قلب محاكاة الحركة ثلاثية درجات الحرية لقرص دوار ثلاثي المحاور. وهو مسؤول عن استقبال أوامر الاختبار (مثل

الموقف المستهدف و مسار الحركة المستهدف)، وتفكيك

الموقف

المستهدف إلى أوامر تحكم للمحاور الثلاثة من خلال النمذجة الرياضية وخوارزميات فك الاقتران، وقيادة نظام القيادة لتنفيذ الحركة، وتصحيح أوامر التحكم ديناميكيًا بناءً على البيانات في الوقت الفعلي من نظام التغذية الراجعة للقياس للقضاء على الأخطاء وضمان دقة واستقرار محاكاة الحركة.تشمل الوظائف الأساسية لنظام التحكم: أولاً، حساب الموقف، الذي يحول الموقف المستهدف (زوايا أويلر أو الرباعيات) إلى معلمات دوران للمحاور الثلاثة لتجنب مشاكل قفل المحور؛ ثانيًا، التحكم في فك الاقتران، الذي يقضي على اقتران الحركة بين المحاور الثلاثة لضمان أن حركة كل محور مستقلة ومنسقة؛ ثالثًا، تصحيح الأخطاء، الذي يصحح أوامر القيادة في الوقت الفعلي بناءً على بيانات التغذية الراجعة للقياس لتعويض أخطاء النظام والتداخل الخارجي؛ ورابعًا، تخطيط المسار، الذي يخطط لمسارات الحركة للمحاور الثلاثة (مثل الدوران المنتظم، الدوران المتغير السرعة، التذبذب الجيبي، إلخ) وفقًا لمتطلبات الاختبار لمحاكاة المواقف المعقدة. تدعم بعض برامج القياس والتحكم أيضًا أوضاع تحكم متعددة مثل وضع الموضع، ووضع السرعة، ووضع التأرجح خامساً. التحديات التقنية الرئيسية وتدابير ضمان الدقةحاليًا، تستخدم أنظمة التحكم في الغالب وحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLCs) أو معالجات الإشارات الرقمية (DSPs) أو أجهزة الكمبيوتر الصناعية كنواة تحكم، جنبًا إلى جنب مع خوارزميات تحكم متقدمة (مثل التحكم PID، والتحكم الضبابي، والتحكم بالشبكات العصبية) لتحقيق تحكم منسق عالي الدقة وعالي الاستجابة الديناميكية. من بينها، يمكن للتحكم PID المحسن (مثل PID التكيفي) التكيف مع الخصائص غير الخطية والمتغيرة زمنيًا للنظام، مما يحسن دقة التحكم بشكل فعال؛ بينما يمكن للتحكم الضبابي والتحكم بالشبكات العصبية التعامل مع عدم اليقين في النظام، وتعزيز قدرة النظام على مقاومة التداخل، وتحسين استقرار محاكاة الحركة بشكل أكبر.خامساً. التحديات التقنية الرئيسية وتدابير ضمان الدقةيكمن التحدي الأساسي في محاكاة الحركة ثلاثية درجات الحرية لقرص دوار ثلاثي المحاور للاختبار بالقصور الذاتي في تحقيق تحكم منسق مع "دقة عالية، واستقرار عالٍ، واستجابة ديناميكية عالية". تتأثر هذه الدقة بعوامل متعددة، بما في ذلك الهيكل الميكانيكي ونظام القيادة ونظام القياس ونظام التحكم. لمعالجة هذه التحديات، هناك حاجة إلى تدابير ضمان دقة مستهدفة لضمان دقة وموثوقية محاكاة الحركة وتلبية المتطلبات الصارمة لاختبار الأجهزة بالقصور الذاتي.

5.1 التحديات التقنية الرئيسية1. أخطاء التعامد والتركيز لنظام المحور: تؤثر دقة التعامد والتركيز للمحاور الثلاثة بشكل مباشر على دقة حساب الموقف. حتى الانحرافات الصغيرة في عملية التصنيع والتجميع يمكن أن تؤدي إلى أخطاء في محاكاة الموقف. على وجه الخصوص، تضع متطلبات الدقة عند مستوى القوس متطلبات عالية للغاية على عمليات التصنيع والتجميع.2. تداخل اقتران الحركة: يؤدي التداخل الهرمي للإطارات الثلاثة إلى اقتران الحركة. سيؤثر دوران محور واحد على موقف المحاور الأخرى. خاصة في سيناريوهات الحركة الديناميكية عالية السرعة، سيؤثر تداخل الاقتران بشكل كبير على دقة التحكم ويتطلب خوارزميات فك اقتران معقدة للقضاء على التداخل.

3. أخطاء النظام والتداخل الخارجي: يمكن أن تؤدي منطقة الموت لنظام القيادة، والانجراف الصفري لنظام القياس، والاهتزاز الخارجي وعوامل أخرى إلى أخطاء في محاكاة الحركة. هناك حاجة إلى تعويض الأخطاء وتصميم مقاوم للتداخل لتحسين استقرار النظام.

4. موازنة الاستجابة الديناميكية والدقة: تتطلب الاستجابة الديناميكية العالية من نظام القيادة الاستجابة بسرعة لأوامر التحكم، بينما تتطلب الدقة العالية من النظام العمل بسلاسة. هناك تناقض معين بين الاثنين. من الضروري تحقيق توازن بين الاثنين عن طريق تحسين خوارزمية التحكم والهيكل الميكانيكي، مثل استخدام هيكل عالي الصلابة وقيادة خدمة دقيقة للغاية لأخذ كل من الاستجابة الديناميكية واستقرار التشغيل في الاعتبار.

5.2 تدابير ضمان الدقة

1. التصنيع والتجميع الدقيق: تستخدم عمليات التصنيع عالية الدقة لضمان دقة نظام المحاور للإطارات الثلاثة؛ من خلال التجميع والمعايرة الدقيقة، يتم ضبط التعامد والتركيز لنظام المحاور لتقليل الأخطاء الميكانيكية؛ في الوقت نفسه، تستخدم مواد عالية الصلابة ومحامل دقيقة لتحسين الاستقرار الهيكلي، والتحكم في تسطيح

سطح الطاولة

وانحراف الوجه النهائي في حدود 0.02 مم، وتعزيز قدرة التحميل (تصل إلى 45 كجم أو أكثر).

2. خوارزميات فك الاقتران والتحكم المتقدمة: يتم اعتماد حساب الموقف بالرباعيات لتجنب مشكلة قفل المحور؛ يتم القضاء على تداخل اقتران الحركة من خلال خوارزميات مثل فك الاقتران التغذوي الأمامي وفك الاقتران التغذوي الخلفي؛ يتم تحسين خوارزمية التحكم، مثل PID التكيفي والتحكم الضبابي بالشبكات العصبية، لتحسين سرعة الاستجابة الديناميكية ودقة التحكم للنظام وتحقيق توازن بين الاستجابة الديناميكية والدقة؛

3. القياس عالي الدقة وتعويض الأخطاء: تستخدم مشفرات زاوية عالية الدقة ومستشعرات سرعة دوران لتحسين دقة القياس؛ يتم إنشاء نموذج خطأ من خلال تجارب المعايرة لتعويض أخطاء القياس وأخطاء النظام في الوقت الفعلي؛ يتم اعتماد هيكل تخميد الاهتزازات لتقليل تداخل الاهتزازات الخارجية وضمان تشغيل مستقر للنظام. يمكن لبعض الأجهزة أيضًا توفير تقارير بيانات كاملة وقابلة للتحقق تغطي جميع المواضع والمعدلات والمعلمات الميكانيكية لضمان موثوقية وإمكانية تتبع بيانات الاختبار.