三自由度轉(zhuǎn)臺的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

摘要：基于MSP430F149單片機(jī)設(shè)計了一種三自由度轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，利用旋轉(zhuǎn)編碼器的信息反饋，通過對電機(jī)的閉環(huán)控制，使三自由度轉(zhuǎn)臺能夠模擬飛機(jī)的飛行姿態(tài)。實(shí)驗(yàn)證明：系統(tǒng)能平穩(wěn)、精確地按照任意給定的位置信息轉(zhuǎn)動，動態(tài)性能良好，系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：三自由度轉(zhuǎn)臺；MSP430單片機(jī)；模糊控制；PID控制

0 引言
三自由度飛機(jī)飛行姿態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)臺是集機(jī)械技術(shù)、控制技術(shù)和傳感器檢測技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)于一體的綜合性測試設(shè)備。它作為一種空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)是飛機(jī)進(jìn)行動態(tài)性能測試的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于模擬飛機(jī)的運(yùn)動姿態(tài)，為飛機(jī)提供一個非常接近實(shí)際的模擬環(huán)境，在模擬條件下對飛機(jī)的飛行姿態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和性能考察，在國防和民用中都有很高的應(yīng)用價值。
本文基于MSP430控制核心設(shè)計了一種三自由度模擬實(shí)驗(yàn)臺，并完成了給定的任務(wù)要求。

1 體統(tǒng)總體方案
該系統(tǒng)主要由MSP430控制核心、電源管理模塊、電機(jī)控制模塊以及無線通信模塊組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

轉(zhuǎn)臺的實(shí)時位置由旋轉(zhuǎn)編碼器反饋送入微處理器進(jìn)行處理。步進(jìn)電機(jī)采用PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，而直流無刷電機(jī)采用模糊控制算法。軟件設(shè)計中實(shí)時采集編碼器的反饋信息，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)的硬件主要包括：主控電路、電源管理電路、電機(jī)驅(qū)動器和無線通信電路幾部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。