三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3 控制策略
3．1 步進(jìn)電機(jī)控制策略
常規(guī)PID控制器具有算法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高的特點(diǎn)，價(jià)值設(shè)計(jì)容易、適應(yīng)面寬，是過程控制中應(yīng)用最廣泛的一類基本控制器。但在過程的啟動(dòng)、結(jié)束或大幅度增減設(shè)定時(shí)，短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)輸出有很大的偏差，會(huì)造成PID運(yùn)算的積分積累，致使控制量超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能允許的最大動(dòng)作范圍對(duì)應(yīng)的極限控制量，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至引起系統(tǒng)較大的振蕩，這在生產(chǎn)中是絕對(duì)不允許的。積分分離控制室當(dāng)被控制量與設(shè)定值偏差較大時(shí)，取消積分作用；當(dāng)被控量接近給定值時(shí)，引入積分控制，以便消除靜差，提高控制精度。根據(jù)三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)際情況，在積分分離PID控制算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行算法的改進(jìn)，結(jié)合增量式PID控制算法進(jìn)行電機(jī)的控制，實(shí)驗(yàn)得到了很好的控制效果。
3．2 直流無刷電機(jī)控制策略
模糊PID控制器的原理是把輸入PID調(diào)節(jié)器的偏差e和偏差變化率ec同時(shí)輸入到模糊控制器中。圖中的F控制器實(shí)際上是由三個(gè)分模糊控制器組成的，分別對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后分別經(jīng)過模糊化、近似推理和清晰化后，把得出的修正量分別輸入PID調(diào)節(jié)器中，對(duì)三個(gè)系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線修正，從而使被控對(duì)象具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。

4 結(jié)論
本文以MsP430F149單片機(jī)為主控芯片，步進(jìn)電機(jī)和直流無刷電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，通過軟件編程，制作了一臺(tái)精度相對(duì)較高的三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)。經(jīng)過對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)控制，證明轉(zhuǎn)臺(tái)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)。
三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)不僅在航空、航天和航海等國(guó)防軍事領(lǐng)域中有很高的應(yīng)用價(jià)值，而且在民用領(lǐng)域也有非常廣泛的應(yīng)用前景，但是要達(dá)到人們要求的高精度、高智能化還有很長(zhǎng)的路要走，需要堅(jiān)持不懈的探索和研究。