三自由度轉(zhuǎn)臺的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：基于MSP430F149單片機設(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，通過對電機的閉環(huán)控制，使三自由度轉(zhuǎn)臺能夠模擬飛機的飛行姿態(tài)。實驗證明：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。
關(guān)鍵詞：三自由度轉(zhuǎn)臺；MSP430單片機；模糊控制；PID控制

0 引言
三自由度飛機飛行姿態(tài)模擬實驗臺是集機械技術(shù)、控制技術(shù)和傳感器檢測技術(shù)、計算機技術(shù)于一體的綜合性測試設(shè)備。它作為一種空間運動機構(gòu)是飛機進行動態(tài)性能測試的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于模擬飛機的運動姿態(tài)，為飛機提供一個非常接近實際的模擬環(huán)境，在模擬條件下對飛機的飛行姿態(tài)進行實驗研究和性能考察，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驗臺，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)臺的實時位置由旋轉(zhuǎn)編碼器反饋送入微處理器進行處理。步進電機采用PID算法進行調(diào)節(jié)，而直流無刷電機采用模糊控制算法。軟件設(shè)計中實時采集編碼器的反饋信息，實現(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。