三自由度轉臺的設計與實現

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，通過對電機的閉環控制，使三自由度轉臺能夠模擬飛機的飛行姿態。實驗證明：系統能平穩、精確地按照任意給定的位置信息轉動，動態性能良好，系統穩定性和抗干擾能力強。
關鍵詞：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模擬實驗臺是集機械技術、控制技術和傳感器檢測技術、計算機技術于一體的綜合性測試設備。它作為一種空間運動機構是飛機進行動態性能測試的關鍵設備，主要用于模擬飛機的運動姿態，為飛機提供一個非常接近實際的模擬環境，在模擬條件下對飛機的飛行姿態進行實驗研究和性能考察，在國防和民用中都有很高的應用價值。
本文基于MSP430控制核心設計了一種三自由度模擬實驗臺，并完成了給定的任務要求。

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線通信模塊組成，其結構框圖如圖1所示。

轉臺的實時位置由旋轉編碼器反饋送入微處理器進行處理。步進電機采用PID算法進行調節，而直流無刷電機采用模糊控制算法。軟件設計中實時采集編碼器的反饋信息，實現整個系統的閉環控制。

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、電機驅動器和無線通信電路幾部分，其系統結構如圖2所示。