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          June

          調平系統的發展與趨勢

          自動調平系統是高精度工作平臺的重要組成部分。其主要功能是:自動、快捷地調節工作平臺的水平,縮短調平工作時間,提高設備的快速反應能力。目前,調平系統是多種多樣的,在許多行業得到應用。

          調平系統的發展

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          從支撐方式上看,早期調平系統的支撐方式是三點支撐,隨后出現了四點支撐,后來出現了六點支撐甚至八點支撐等。從驅動方式上看,最早的調平系統是依靠人工驅動的,后來依靠液壓系統驅動,目前大部分采用機電驅動。從操作方式上看,早期調平系統是手動操作,采用液壓驅動之后出現了半自動操作,隨后過渡到自動操作。

          早期的調平系統大部分采用三點支撐、手動調平。調平主要依靠人工完成,通常需要一個操作員觀察水準儀的水泡位置同時進行指揮,另一部分操作人員通過手搖機構使支腿上升或下降來使其達到水平,這種方法調節時間長,調平精度差,操作難度大。

          20世紀80年代,多點調平系統開始由手動調平系統向自動調平系統過度,支撐方式也出現了四點支撐、六點支撐等方式。以液壓系統作為執行機構的液壓式自動調平系統的出現早于以伺服系統作為執行機構的機電式自動調平系統。液壓式調平系統有很多優點:液壓傳動動力特性優秀,應用于調平系統可以使系統體積小、重量輕、結構緊湊;液壓系統動態性能良好,響應頻率高,可以獲得極大的加速度;液壓傳動是直線傳動,其運動方向與支腿運動方向相同,定位精度高;液壓系統剛度大,在有大的后坐力或沖擊震動情況下表現優秀。因此,大噸位調平系統一般采用液壓式。

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          但是液壓系統的缺點也非常明顯。首先,液壓系統通過液壓油進行動力傳遞,很難避免泄漏。液壓油的泄漏和液壓油體積的熱脹冷縮使液壓傳動無法保證嚴格的傳動比。其次,液壓系統對溫度的變化比較敏感,不宜在低溫及高溫條件下工作。最后,使用不方便,維護困難。這些缺點限制了液壓調平系統的應用。

          近年來,現代控制理論、伺服控制技術和傳感器技術獲得了迅猛發展,為調平系統提高調平精度,縮短調平時間提供了可能,許多新器件、新算法得到了應用,使調平系統性能提高,應用領域更加廣泛。

          調平系統的趨勢

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          如今,調平系統在許多行業得到應用,調平技術相對成熟,但隨著社會的發展和技術進步,對調平系統性能要求也相應提高,今后的自動調平系統將向以下幾個方向發展。

          1.高精度

          調平系統的精度主要取決于傾角傳感器的精度。近年來,基于3D-MEMS技術的新型傾角傳感器出現,其在全溫區都能表現出良好的可靠性,超凡的穩定性及史無前例的高精度,且具有顯著的負載能力和非常好的沖擊耐久性。目前高精度傾角傳感器的分辨率已達到0.001度。

          2.高穩定性

          穩定性是指調平系統的精度保持能力,為了適應現代戰爭和經濟建設的需要,工作平臺應具有更高的穩定性,液壓式調平系統由于自身的局限,很多時候不能滿足對調平系統的穩定性要求,應用新技術的機電式調平系統使調平系統穩定性獲得極大提高。

          3.速度更快

          調平系統的速度主要由兩方面因素決定,一是傾角傳感器的數據輸出速率,二是驅動系統的反應速度。隨著傳感器技術的發展,傾角傳感器數據輸出速率顯著提高。目前,世界上先進的傾角傳感器數據輸出速率達到了200次/s。驅動系統采用新型伺服控制系統,應用了現代控制算法,動態性能顯著提高,反應速度更快。這些都大大縮短了調平時間,使調平系統的調平速度更快。

          4.操作性更強

          目前,新設計的調平系統中大部分都有人機交互界面,人機交互界面要友好、操作性強。要能實時顯示系統的狀態和各種參數,并能對系統的參數進行設置,通過界面能夠實現各種操作,可以對調平系統出現故障進行指示,有利于提高系統的維修性。這些都將使調平系統的操作性更強。



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