高精度转台机械结构优化设计与系统误差分析补偿

发布时间：2023-02-13 19:18

　　三轴转台是用于惯性器件和器件测试以及半实物仿真的关键设备,不但可以实现对惯性器件如陀螺仪、加速度计等的标定,而且可用于仿真实现飞行器的各种运动姿态如俯仰、翻转、横滚等,因而广泛用于航空、航天、航海及国防建设等领域中。三轴转台的性能指标直接影响惯性器件的精度以及半实物仿真实验的可靠性,为了保证转台的性能与精度,在设计时对转台结构进行动静特性仿真以及优化改进就显得十分重要。同时转台结构在加工、装配中会不可避免的产生误差,因此需要对转台相关几何误差指标进行定量和定性分析,确定其对MEMS惯性器件标定精度的影响,并进行改进。本文首先简要介绍国内外转台的发展历程和现状,接着对有限元分析原理做了简单介绍以及有限元分析在转台分析中的应用历程。其次针对转台的技术指标,设计了转台总体方案,对转台台体结构和相关电机、光电编码器等原件进行合理选择,对所能达到指标进行分析和验证。完成转台框架结构设计以及部分元器件选型,使用软件SolidWorks建立转台实体模型。根据有限元分析原理,对实体模型进行简化,根据载荷、材料属性、边界条件等参数定义,对转台的静态特性、动态特性进行仿真分析,并进行框架部分优化工作。最后...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 三轴转台简介
        1.2.2 国外三轴转台的发展现状
        1.2.3 国内三轴转台的发展现状及发展方向
    1.3 转台中有限元分析应用概况
    1.4 研究内容及章节安排
2 三轴转台总体结构设计
    2.1 三轴转台主要设计指标
    2.2 三轴转台系统组成及工作原理
    2.3 三轴转台的结构设计
        2.3.1 转台框架结构图
        2.3.2 底座结构图
    2.4 驱动元件选用及选型
    2.5 为了保证三轴转台各项性能指标在设计及工艺上采取的措施
        2.5.1 主要零件材质的选取
        2.5.2 轴承选用
        2.5.3 采用的工艺手段
    2.6 本章小结
3 三轴转台结构动静态特性分析
    3.1 有限元分析原理及ansys workbench简介
    3.2 三轴转台静态结构分析
        3.2.1 机械结构静力学分析
        3.2.2 三轴转台的简化
        3.2.3 三轴转台的静态特性分析
    3.3 三轴转台动态特性分析
        3.3.1 模态分析原理
        3.3.2 模台结果及分析
        3.3.3 伺服系统频带分析
    3.4 本章小结
4 三轴转台结构优化设计
    4.1 Ansys workbench中的优化原理
    4.2 外框架的优化设计
    4.3 转台内框和中框的优化设计
    4.4 本章小结
5 三轴转台系统误差分析补偿研究
    5.1 三轴转台系统误差建模
        5.1.1 三轴不正交度误差
        5.1.2 轴线相交度
        5.1.3 轴线回转精度误差
        5.1.4 其他误差项
    5.2 转台误差项测量
        5.2.1 转台不正交度的测量
        5.2.2 倾角回转误差的测量
    5.3 IMU误差模型及标定原理
        5.3.1 坐标系的建立
        5.3.2 惯性器件误差模型
        5.3.3 考虑转台误差项的惯性器件标定模型
    5.4 实验验证
        5.4.1 实验条件
        5.4.2 多位置静态实验
        5.4.3 角速率实验
        5.4.4 转台误差项对IMU标定的影响和补偿验证
    5.5 本章小结
6 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3742155