三自由度转台的设计与实现

摘要：基于MSP430F149单片机设计了一种三自由度转台系统。在该系统中，利用旋转编码器的信息反馈，通过对电机的闭环控制，使三自由度转台能够模拟飞机的飞行姿态。实验证明：系统能平稳、精确地按照任意给定的位置信息转动，动态性能良好，系统稳定性和抗干扰能力强。
关键词：三自由度转台；MSP430单片机；模糊控制；PID控制

0 引言
三自由度飞机飞行姿态模拟实验台是集机械技术、控制技术和传感器检测技术、计算机技术于一体的综合性测试设备。它作为一种空间运动机构是飞机进行动态性能测试的关键设备，主要用于模拟飞机的运动姿态，为飞机提供一个非常接近实际的模拟环境，在模拟条件下对飞机的飞行姿态进行实验研究和性能考察，在国防和民用中都有很高的应用价值。
本文基于MSP430控制核心设计了一种三自由度模拟实验台，并完成了给定的任务要求。

1 体统总体方案
该系统主要由MSP430控制核心、电源管理模块、电机控制模块以及无线通信模块组成，其结构框图如图1所示。

转台的实时位置由旋转编码器反馈送入微处理器进行处理。步进电机采用PID算法进行调节，而直流无刷电机采用模糊控制算法。软件设计中实时采集编码器的反馈信息，实现整个系统的闭环控制。

2 系统硬件设计
系统的硬件主要包括：主控电路、电源管理电路、电机驱动器和无线通信电路几部分，其系统结构如图2所示。