二維轉(zhuǎn)臺(tái)在工業(yè)和軍事上廣泛應(yīng)用。根據(jù)用途不同雙軸精密伺服轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)形式各不相同，分為地平式、赤道式。地平式又分為U型結(jié)構(gòu)、T型結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)。但無論哪種結(jié)構(gòu)它們共同的特點(diǎn)是有兩個(gè)正交的精密回轉(zhuǎn)軸系及足夠的系統(tǒng)剛度

　　二維轉(zhuǎn)臺(tái)在工業(yè)和軍事上廣泛應(yīng)用。根據(jù)用途不同雙軸精密伺服轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)形式各不相同，分為地平式、赤道式。地平式又分為U型結(jié)構(gòu)、T型結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)。但無論哪種結(jié)構(gòu)它們共同的特點(diǎn)是有兩個(gè)正交的精密回轉(zhuǎn)軸系及足夠的系統(tǒng)剛度。

　　了解一種高精度二維伺服轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，查閱二維伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、誤差分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和控制算法的設(shè)計(jì)。

　　1.1國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r

　　轉(zhuǎn)臺(tái)是一種復(fù)雜的集光機(jī)電一體的現(xiàn)代化設(shè)備，在航空、航天領(lǐng)域中進(jìn)行半實(shí)物仿真和測(cè)試，在飛行器的研制中起著關(guān)鍵的作用，它能夠模擬飛行器的各種姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)，復(fù)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)時(shí)的各種動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)飛行器的制導(dǎo)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及相應(yīng)器件的性能進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，獲得充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，達(dá)到飛行器總體設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)要求。

　　在國(guó)際上，由于慣性制導(dǎo)技術(shù)受到世界上技術(shù)先進(jìn)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的普遍重視，所以美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)、瑞士、中國(guó)、印度等國(guó)都投入了大量的資金和人力從事轉(zhuǎn)臺(tái)的研制。其中，美國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)研究一直處于世界領(lǐng)先水平，其次，德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和瑞士等國(guó)研制的轉(zhuǎn)臺(tái)也具有一定代表性，性能和質(zhì)量?jī)H次于美國(guó)。

　　世界上的第一臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)是1945年由美國(guó)麻省理工學(xué)院儀表實(shí)驗(yàn)室(MITInstrumentation lab)研制成功的，定為A型轉(zhuǎn)臺(tái)，采用普通滾珠軸承，用交流力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，角位置測(cè)量元件采用滾珠與微動(dòng)開關(guān)，由于采用的元件精度比較低，加上沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，該轉(zhuǎn)臺(tái)存在許多缺點(diǎn)，精度也只能達(dá)到角分級(jí)，實(shí)際上沒有投入使用。隨后，美國(guó)的歐思一伊利諾斯公司的菲克(Fecker)系統(tǒng)分公司又研制出了T-800型伺服轉(zhuǎn)臺(tái)，它標(biāo)志著美國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)新水平。六十年代開始對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的重要部件如軸承、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和監(jiān)測(cè)元件進(jìn)行了系統(tǒng)的改進(jìn)，研制成功了專用于轉(zhuǎn)臺(tái)的空氣軸承和液壓軸承，大調(diào)速比、高精度的液壓馬達(dá)和高分辨率的檢測(cè)元件，把轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)水平推向了一個(gè)新臺(tái)階。同時(shí)誕生了一些專業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)的公司，如美國(guó)的CGC(Contraves-Goerz Corporation現(xiàn)己改組)公司、Carco公司(Carco Electronics，現(xiàn)已并入歐洲的Acutronic公司)、德國(guó)的MBB公司等。

　　我國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)研制雖然比發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，但這些年來也取得了一定的成就，特別是近幾年來，轉(zhuǎn)臺(tái)的研制得到了很大的發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)也有很多研究機(jī)構(gòu)和高校在從事轉(zhuǎn)臺(tái)的研究與開發(fā)，例如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中航303所、中船6354所、南京航空航天大學(xué)等。我國(guó)在20世紀(jì)60年代自主研發(fā)和制造了第一臺(tái)液壓飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)，為我國(guó)早期飛行器控制和制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。進(jìn)入80年代后，我國(guó)將數(shù)字控制引入到了轉(zhuǎn)臺(tái)控制中，用軟件實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜控制規(guī)律，參數(shù)調(diào)整也比模擬控制器方便，將我國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)研究開發(fā)帶入了一個(gè)新的時(shí)代。1990年，中航303所研制成功了SGT 1型三軸捷聯(lián)慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)，這是我國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的高精度三軸慣導(dǎo)測(cè)試臺(tái)。進(jìn)入90年代以來，轉(zhuǎn)臺(tái)的研制進(jìn)入了數(shù)字和模擬的要求也越來越高，這就對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)和整定提出了更高的要求。

　　國(guó)內(nèi)也研制了許多不同形式不同用途的精密伺服轉(zhuǎn)臺(tái)，從國(guó)內(nèi)產(chǎn)品上看在相同結(jié)構(gòu)剛度的前提下國(guó)內(nèi)產(chǎn)品做的較重，載荷較小，這給小型化、機(jī)動(dòng)性帶來很大困難。由于國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)口始終處于嚴(yán)控狀態(tài)。因此只能立足于自己研制。而自己研制需要解決的問題是如何在結(jié)構(gòu)上做到輕質(zhì)量高剛度、高精度。

　　1.1.1轉(zhuǎn)臺(tái)的分類

　　飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是半實(shí)物飛行仿真試驗(yàn)系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，它能夠在實(shí)驗(yàn)室條件下真實(shí)地模擬飛行器在空中飛行時(shí)的各種姿態(tài)，復(fù)現(xiàn)其動(dòng)力學(xué)特征，從而對(duì)飛行器的飛行控制系統(tǒng)或?qū)Ш街茖?dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和測(cè)試，并據(jù)此對(duì)其設(shè)計(jì)和改進(jìn)，以達(dá)到理想的性能指標(biāo)。

　　飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的分類方法有很多種，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下：

　　1、按飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)所采用的伺服系統(tǒng)能源種類區(qū)分，可以分成兩類：

　?。?）電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)：控制臺(tái)體運(yùn)動(dòng)的伺服系統(tǒng)全部是電氣伺服系統(tǒng)。

　?。?）電氣-液壓轉(zhuǎn)臺(tái)（簡(jiǎn)稱液壓轉(zhuǎn)臺(tái)）：控制臺(tái)體運(yùn)動(dòng)的伺服系統(tǒng)是電氣一液壓伺服系統(tǒng)。

　　2、按飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)采用的伺服系統(tǒng)控制信號(hào)特性區(qū)分，可以分成三類：

　?。?）模擬控制式轉(zhuǎn)臺(tái):轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)中的控制信號(hào)是模擬量。

　　（2）數(shù)字控制式轉(zhuǎn)臺(tái):轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)中的控制信號(hào)是數(shù)字量。

　?。?）數(shù)一?；旌峡刂剖睫D(zhuǎn)臺(tái)：轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)中的控制信號(hào)為上述兩種控制信號(hào)兼有，即既有模擬量，也有數(shù)字量。

　　3、按飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面所復(fù)現(xiàn)的角運(yùn)動(dòng)的自由度區(qū)分，可分為：

　　（1）一自由度：臺(tái)面運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)自由度，也稱單軸轉(zhuǎn)臺(tái)，它只能模仿飛行器在一個(gè)平面內(nèi)的角運(yùn)動(dòng)。

　　（2）二自由度：臺(tái)面有兩個(gè)角運(yùn)動(dòng)的自由度，也稱雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)。

　?。?）三自由度：臺(tái)面運(yùn)動(dòng)具有三個(gè)角運(yùn)動(dòng)的自由度，也稱三軸轉(zhuǎn)臺(tái)。

　?。?）五自由度：臺(tái)體具有跟蹤飛行器三個(gè)角運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬和跟蹤目標(biāo)兩個(gè)角運(yùn)動(dòng)模擬，也稱五軸臺(tái)。

　　1.1.2轉(zhuǎn)臺(tái)的功能

　　轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)具備如下功能：

　?。?）轉(zhuǎn)角位置伺服控制

　　轉(zhuǎn)臺(tái)工作在位置伺服控制力一式，可以按給定位置指令要求伺服調(diào)節(jié)各框的位置，并具有所要求的頻率響應(yīng)品質(zhì)。

　?。?）轉(zhuǎn)角速度伺服控制

　　轉(zhuǎn)臺(tái)工作在速度伺服控制方式，可以按給定速度指令要求伺服調(diào)節(jié)各框的速度，并具有所要求的頻率響應(yīng)品質(zhì)。

　?。?）轉(zhuǎn)臺(tái)限位告警

　　轉(zhuǎn)臺(tái)限位有軟限位和硬限位兩種:轉(zhuǎn)臺(tái)的軟限位是在控制器面板上任意設(shè)置限位值，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角大于軟限位值時(shí)，由軟件程序處理發(fā)出限位告警指示和保護(hù)指令。轉(zhuǎn)臺(tái)硬限位由安裝在臺(tái)體的限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)角大于硬限位值時(shí)，限位開關(guān)閉合，接通轉(zhuǎn)臺(tái)的保護(hù)與告警電路，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)入保護(hù)動(dòng)作。

　　（4）轉(zhuǎn)臺(tái)保護(hù)告警

　　轉(zhuǎn)臺(tái)的保護(hù)：功率放大器故障、轉(zhuǎn)臺(tái)越位、手動(dòng)應(yīng)急等。當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)保護(hù)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)控制器響應(yīng)動(dòng)作為:轉(zhuǎn)臺(tái)位置閉環(huán)控制回路為低增益，轉(zhuǎn)臺(tái)位置環(huán)輸入為零，切斷功率放大器的伺服電源，轉(zhuǎn)臺(tái)伺服電機(jī)與功率放大器脫離，轉(zhuǎn)臺(tái)伺服電機(jī)線圈短接。

　?。?）轉(zhuǎn)角的實(shí)時(shí)顯示

　　轉(zhuǎn)臺(tái)控制器能提供轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角的實(shí)現(xiàn)數(shù)值顯示，一般轉(zhuǎn)角指示分辨率0.01°。

　?。?）微機(jī)監(jiān)控

　　轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)字控制器采用微機(jī)數(shù)字控制，轉(zhuǎn)臺(tái)控制具有與上位微機(jī)接口的能力。轉(zhuǎn)臺(tái)控制器可以接受監(jiān)控器的指令或上位微機(jī)的指令，并可使轉(zhuǎn)臺(tái)的位置傳送到上位微機(jī)。

　?。?）緊急停車

　　當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，或當(dāng)操作人員認(rèn)為必要時(shí)，可以按下應(yīng)急鍵，使轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)入緊急停車狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)入緊急停車狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)的控制動(dòng)作與保護(hù)動(dòng)作相同。

　　1.2伺服技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

　　伺服控制技術(shù)的發(fā)展是和控制理論及控制器件的發(fā)展緊密相連，功率驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)展歷史就是伺服控制技術(shù)的歷史。世界上第一個(gè)伺服系統(tǒng)是由美國(guó)麻省理工學(xué)院輻射實(shí)驗(yàn)室于1944年研制成功的火炮自動(dòng)跟蹤目標(biāo)伺服系統(tǒng)。這種早期的伺服系統(tǒng)是采用交磁電機(jī)擴(kuò)大機(jī)—直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，由于交磁電機(jī)的頻率響應(yīng)差，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及電氣時(shí)間常數(shù)都比較大，因此響應(yīng)速度比較慢。

　　第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事上的需要，武器系統(tǒng)和飛機(jī)的控制系統(tǒng)以及加工復(fù)雜零件的機(jī)床控制系統(tǒng)均提出了大功率、高精度、快響應(yīng)的系統(tǒng)要求。首先液壓伺服技術(shù)迅速得到發(fā)展，到了50年代末、60年代初，有關(guān)電液伺服計(jì)算的基本理論日趨完善，電液伺服系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于武器、軍艦、航空、航天等軍事部門及高精度機(jī)床控制。伴隨機(jī)電伺服系統(tǒng)元?dú)饧阅艿耐黄疲绕涫?957年可控的大功率半導(dǎo)體器件—晶閘管問世，由它組成的靜止式可控整流裝置無論在運(yùn)行性能還是可靠性都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，二十世紀(jì)70年代以來，國(guó)際上電力電子技術(shù)突飛猛進(jìn)，推出了新一代的開和關(guān)都能控制的“全控式”電力電子器件，如晶閘管、大功率晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等。與此同時(shí)，稀土永磁材料的發(fā)展和電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，相繼研制出了力矩電機(jī)、印制繞組電機(jī)、無槽電機(jī)、大慣量寬調(diào)速電機(jī)等執(zhí)行元件，并與脈寬調(diào)制式變壓器相配合，進(jìn)一步改善了伺服性能?？刂萍夹g(shù)的發(fā)展不斷對(duì)伺服系統(tǒng)的性能提出更高的要求，近年來，隨著數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，新型傳感器件的大量涌現(xiàn)，使得伺服驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)有了顯著進(jìn)步。特別是將計(jì)算機(jī)與伺服系統(tǒng)相結(jié)合，使計(jì)算機(jī)成為伺服系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，在伺服系統(tǒng)中利用計(jì)算機(jī)來完成系統(tǒng)的校正、改變伺服系統(tǒng)的增益、帶寬、完成系統(tǒng)管理、監(jiān)控等任務(wù)，使伺服系統(tǒng)向智能化，數(shù)字化的方向發(fā)展。伺服控制技術(shù)新的發(fā)展和變化的主要方面如下：

　?。?）從直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

　　20世紀(jì)以來，在需要可逆、可調(diào)速與高性能的電氣傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)幾乎都是采用直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)。隨著電力電子學(xué)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代電機(jī)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為交流電氣傳動(dòng)產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)造了有利條件，使得交流傳動(dòng)逐漸具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)等良好的技術(shù)性能，并實(shí)現(xiàn)了交流調(diào)速裝置的產(chǎn)品系列化，由于其良好的技術(shù)性能，取代直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速傳動(dòng)己是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

　?。?）從模擬伺服系統(tǒng)向數(shù)字伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

　　在我國(guó)，數(shù)字伺服系統(tǒng)的研究已由實(shí)驗(yàn)室研究階段步入應(yīng)用階段，在許多行業(yè)已批量生產(chǎn)，數(shù)字伺服系統(tǒng)在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合取代模擬伺服系統(tǒng)將是必然趨勢(shì)，產(chǎn)生這一趨勢(shì)的原因如下:自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)是數(shù)字伺服系統(tǒng)技術(shù)的兩個(gè)最主要依托。自動(dòng)控制理論的高速發(fā)展，為數(shù)字伺服系統(tǒng)研制者提供了不少新的控制規(guī)律以及相應(yīng)的分析和綜合方法；計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為數(shù)字伺服系統(tǒng)研制者提供了實(shí)現(xiàn)這些控制規(guī)律的現(xiàn)實(shí)可能性。以計(jì)算機(jī)作為控制器、基于現(xiàn)代控制理論的伺服系統(tǒng)，其品質(zhì)指標(biāo)無論是穩(wěn)態(tài)，還是動(dòng)態(tài)都相應(yīng)達(dá)到了前所未有的水平，比模擬式伺服系統(tǒng)高得多。

　　（3）從經(jīng)典傳統(tǒng)伺服控制向現(xiàn)代伺服控制的發(fā)展趨勢(shì)

　　應(yīng)用經(jīng)典理論來分析伺服系統(tǒng)，首先必須建立數(shù)學(xué)模型，但是由于許多因素難以一一考慮，許多參數(shù)難以精確確定，這種數(shù)學(xué)模型常常不能很好地反映系統(tǒng)的實(shí)際情況，有時(shí)甚至?xí)贸鲥e(cuò)誤的結(jié)論。60年代前后發(fā)展起來的現(xiàn)代控制理論適應(yīng)了計(jì)算機(jī)的發(fā)展，具有許多經(jīng)典理論難以比擬的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代控制理論在伺服系統(tǒng)中將得到廣泛的應(yīng)用，如模糊控制，自適應(yīng)控制，專家控制、最優(yōu)控制等先進(jìn)的控制策略。

　?。?）高精度發(fā)展的趨勢(shì)

　　隨著伺服控制系統(tǒng)所用的器件的高速發(fā)展、先進(jìn)的控制算法在伺服控制的應(yīng)用和位置測(cè)量元件的測(cè)量精度的提高，使伺服控制系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。

　　1.3伺服控制技術(shù)的特征

　　伺服控制技術(shù)是自動(dòng)化學(xué)科中與產(chǎn)業(yè)部門聯(lián)系最緊密、服務(wù)最廣泛的一個(gè)分支。它經(jīng)歷了發(fā)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、交磁電機(jī)擴(kuò)大機(jī)控制、晶閘管控制、晶體管控制、集成電路控制、計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展過程，至今進(jìn)入了全新的鼎盛時(shí)期。現(xiàn)代伺服控制技術(shù)的主要特征為：

　?。?）全控型電力電子器件組成的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)在伺服系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

　?。?）各種伺服控制元件與線路向著集成化、功能化、模塊化、智能化、便于計(jì)算機(jī)控制的方向發(fā)展。

　?。?）伺服系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)及自診斷技術(shù)伴隨著系統(tǒng)功能、性能復(fù)雜化程度的升級(jí)而受到人們的普遍重視。

　　1.4伺服系統(tǒng)的組成

　　伺服系統(tǒng)是用來控制被控對(duì)象的某種狀態(tài)（一般是轉(zhuǎn)角和位移），使其能自動(dòng)地、連續(xù)地、精確地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化規(guī)律。它的組成有檢測(cè)裝置，用來檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)，有放大裝置和執(zhí)行部件，為使各部件之間有效地組配和使系統(tǒng)具有良好的工作品質(zhì)，一般還有信號(hào)轉(zhuǎn)換線路和補(bǔ)償裝置，相應(yīng)的能源設(shè)備、保護(hù)裝置、控制設(shè)備和其它輔助設(shè)備。

　　1.5研制高精度伺服轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的背景和意義

　　在軍事上，雷達(dá)天線的自動(dòng)瞄準(zhǔn)跟蹤控制，高射炮，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射架的瞄準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制，坦克，軍艦的炮塔運(yùn)動(dòng)控制等都是基于對(duì)二維數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制，所以對(duì)其進(jìn)行研究有重要的現(xiàn)實(shí)意義。所以說轉(zhuǎn)臺(tái)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到仿真試驗(yàn)的可靠性和置信度，是保證航空航天型號(hào)產(chǎn)品及武器系統(tǒng)精度和性能的基礎(chǔ)，在航空航天工業(yè)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展中具有重要的意義。轉(zhuǎn)臺(tái)也是機(jī)電實(shí)驗(yàn)室中常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)室科技水平有著重要的意義。

　　在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，電子戰(zhàn)所發(fā)揮的作用越來越重要，如兩次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)為首的多國(guó)部隊(duì)充分發(fā)揮了電子對(duì)抗設(shè)備的綜合效能，使其獲得了戰(zhàn)爭(zhēng)的巨大成功。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的大量生動(dòng)的事實(shí)，使我看到了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的含義和電子戰(zhàn)重要性。我國(guó)周邊地區(qū)局勢(shì)不容樂觀，特別是維護(hù)我國(guó)領(lǐng)土的完整性，對(duì)有分裂趨向的勢(shì)力保持有足夠的威懾力，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，發(fā)展電子對(duì)抗系統(tǒng)是非常必要的。

　　過去，在電子戰(zhàn)的領(lǐng)域中，人們只注意偵察、預(yù)警設(shè)備和各種干擾手段的發(fā)展，往往忽略了如何將它們有機(jī)地結(jié)合起來發(fā)揮更有效的作用。將這些設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，必須要有高性能的控制平臺(tái)，這就需要對(duì)雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)的跟蹤、定位精度有更高的要求，研制高性能的伺服控制系統(tǒng)對(duì)國(guó)防事業(yè)有著重要的作用。

　　國(guó)內(nèi)相關(guān)單位對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服研究主要集中在以下三個(gè)方面：

　?。?）對(duì)用于慣導(dǎo)測(cè)試和運(yùn)動(dòng)仿真的轉(zhuǎn)臺(tái)研究，用于此目的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)高，如中航303所研制的單軸，雙軸，三軸慣導(dǎo)測(cè)試和運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)備的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，它們典型的技術(shù)指標(biāo)為角度精度是±2~±30"，其中TDC-2型陀螺動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺(tái)精度在±2"，STS-210P型單自由度目標(biāo)視線運(yùn)動(dòng)仿真器，另外如航天一院102所研制的DSW-O1單軸速率位置轉(zhuǎn)臺(tái)的性能指標(biāo)，位置分辨率為0.005，中船6354所的ST-160，ST-380型單軸位置轉(zhuǎn)臺(tái)。

　?。?）對(duì)數(shù)控機(jī)床的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的研制。

　?。?）對(duì)雷達(dá)伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的研究，如航天二院203所研制的計(jì)算機(jī)控制的轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，2000年東南大學(xué)科技成果《EMC自動(dòng)測(cè)試用轉(zhuǎn)臺(tái)和天線塔》，北京友信科技集團(tuán)的URT-L-O1雷達(dá)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)。在雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)中，高精度的產(chǎn)品還比較少，為了加快雷達(dá)伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)水平，適應(yīng)國(guó)防技術(shù)的需要，很有必要研究高精度的雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)。

　　2.1二維轉(zhuǎn)臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)參考

　　承載能力： > 8.0 kg

　　臺(tái)面平面度： ≤0.01mm

　　臺(tái)面跳動(dòng)量： ≤0.01mm

　　軸線垂直度： ≤5"

　　水平轉(zhuǎn)速： 0.1～50°/s

　　水平轉(zhuǎn)動(dòng)范圍： 360°

　　俯仰轉(zhuǎn)速： 0.01～50°/s

　　俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)范圍： -20～90°

　　角速率平穩(wěn)度： ≤0.005°/s(360°平均)

　　最大轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度： ≥25°/s2

　　水平、俯仰角速度精度：≤0.05mil/s(保精度角速度0.01～30°/s)

　　水平、俯仰角分辨率： ≤1"

　　測(cè)量準(zhǔn)確度： ≤10"

　　2.2二維轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　常見二維轉(zhuǎn)臺(tái)整體布局分為T型和U型兩種。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)形式總體設(shè)計(jì)確定T型結(jié)構(gòu)形式。

　　T型為方位軸在下，俯仰軸在上的布局優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，適合于多傳感器共用，傳感器更換方便，適合用于其它大型器件的零部件。

　　由方位座與俯仰座構(gòu)成精密伺服轉(zhuǎn)臺(tái)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1。方位底座和俯仰箱體是軸系的支撐體，其結(jié)構(gòu)形式和選材將是非常關(guān)鍵。在滿足結(jié)構(gòu)剛度要求的前提下，選用合理的結(jié)構(gòu)形式，盡量減輕座體的重量，并通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，提高其機(jī)械性能。

　　為了確保精密轉(zhuǎn)臺(tái)的使用和維修方便，設(shè)計(jì)還需考慮以下措施：

　　（1）采取降額設(shè)計(jì)，增加安全系數(shù)，確保系統(tǒng)安全可靠地工作。

　　（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用直接安裝，減少安裝誤差，確保系統(tǒng)的可靠性和精度要求。

　?。?）轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)限位裝置和機(jī)電聯(lián)鎖裝置。

　?。?）采用密封措施，嚴(yán)防雨水、塵土進(jìn)入腔體。

　　（5）對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件采用多種工藝處理，提高其機(jī)械性能和抗腐蝕能力。

　?。?）導(dǎo)電環(huán)的選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)保證導(dǎo)電環(huán)路不少與40環(huán)，為安全及個(gè)方面考慮，備用環(huán)路保留12環(huán)。

　　導(dǎo)電環(huán)主要技術(shù)性能指標(biāo)參考：

　　1）設(shè)計(jì)環(huán)路：52 環(huán)，合格環(huán)路：50 環(huán)

　　2）環(huán)路電流：信號(hào)環(huán)3A/42環(huán)，功率環(huán)5A/8環(huán)

　　3）環(huán)材料：H62表面鍍覆貴金屬

　　4）刷材料：AuNi9絲-Φ0.5，Ra < 0.2

　　5）絕緣電阻（環(huán)-環(huán)、環(huán)-殼）：> 500MΩ/500V.DC

　　6）抗電強(qiáng)度（環(huán)-環(huán)、環(huán)-殼）：500V/50Hz.AC.lmin

　　7）檢測(cè)條件：溫度10～35℃、濕度≯75 %

　　8）環(huán)接觸電阻變化值：靜態(tài)≯0.005Ω、動(dòng)態(tài)≯0.010Ω

　　9）轉(zhuǎn)速范圍：0～300r/min

　　10）使用壽命：1×l07r

　　11）使用環(huán)境條件：溫度-45～+50℃、濕度≯85 %

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