三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要:基于MSP430F149單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)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(tái)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(dòng),動(dòng)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(tái);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(tái)是集機(jī)械技術(shù)、控制技術(shù)和傳感器檢測技術(shù)、計(jì)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(dòng)機(jī)構(gòu)是飛機(jī)進(jìn)行動(dòng)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(dòng)姿態(tài),為飛機(jī)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(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(jià)值。
本文基于MSP430控制核心設(shè)計(jì)了一種三自由度模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái),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(tái)的實(shí)時(shí)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(jì)中實(shí)時(shí)采集編碼器的反饋信息,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
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(dòng)器和無線通信電路幾部分,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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