三自由度轉臺的設計與實(shí)現

摘要：基于MSP430F149單片機設計了一種三自由度轉臺系統。在該系統中，利用旋轉編碼器的信息反饋，通過(guò)對電機的閉環(huán)控制，使三自由度轉臺能夠模擬飛機的飛行姿態(tài)。實(shí)驗證明：系統能平穩、精確地按照任意給定的位置信息轉動(dòng)，動(dòng)態(tài)性能良好，系統穩定性和抗干擾能力強。
關(guān)鍵詞：三自由度轉臺；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(shí)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備。它作為一種空間運動(dòng)機構是飛機進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能測試的關(guān)鍵設備，主要用于模擬飛機的運動(dòng)姿態(tài)，為飛機提供一個(gè)非常接近實(shí)際的模擬環(huán)境，在模擬條件下對飛機的飛行姿態(tài)進(jìn)行實(shí)驗研究和性能考察，在國防和民用中都有很高的應用價(jià)值。
本文基于MSP430控制核心設計了一種三自由度模擬實(shí)驗臺，并完成了給定的任務(wù)要求。

1 體統總體方案
該系統主要由MSP430控制核心、電源管理模塊、電機控制模塊以及無(wú)線(xiàn)通信模塊組成，其結構框圖如圖1所示。

轉臺的實(shí)時(shí)位置由旋轉編碼器反饋送入微處理器進(jìn)行處理。步進(jìn)電機采用PID算法進(jìn)行調節，而直流無(wú)刷電機采用模糊控制算法。軟件設計中實(shí)時(shí)采集編碼器的反饋信息，實(shí)現整個(gè)系統的閉環(huán)控制。

2 系統硬件設計
系統的硬件主要包括：主控電路、電源管理電路、電機驅動(dòng)器和無(wú)線(xiàn)通信電路幾部分，其系統結構如圖2所示。