本系統(tǒng)采用STM32F103V開發(fā)板作為控制中心，與萬向節(jié)、擺桿、直流風(fēng)機(jī)（無刷電機(jī)+扇葉）、激光頭、反饋裝置一起構(gòu)成擺桿運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與風(fēng)機(jī)速度分配的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。單片機(jī)輸出可變的PWM波給電機(jī)調(diào)速器，控制4個(gè)方向上風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，從而產(chǎn)生大小不同的力。利用加速度計(jì)模塊MPU6050，準(zhǔn)確測(cè)出擺桿移動(dòng)的位置與中心點(diǎn)位置之間的關(guān)系，采樣后反饋給單片機(jī)，使風(fēng)機(jī)及時(shí)矯正，防止脫離運(yùn)動(dòng)軌跡。使用指南針模塊判別方向，控制系統(tǒng)向指定方向偏移。控制方式采用PID算法，比例環(huán)節(jié)進(jìn)行快速響應(yīng)，積分環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)無靜差，微分環(huán)節(jié)減小超調(diào)，加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)。從而使該系統(tǒng)具有良好的性能，能很好地實(shí)現(xiàn)自由擺運(yùn)動(dòng)、快速制動(dòng)靜止、畫圓、指定方向偏移，具有很好地穩(wěn)定性。

　　為了實(shí)現(xiàn)題目要求我們采用STM32F103V單片機(jī)做為主控芯片，用加速度計(jì)陀螺儀模塊MPU6050來計(jì)算角度和風(fēng)機(jī)狀態(tài)，用直流風(fēng)機(jī)帶動(dòng)擺桿運(yùn)動(dòng)。當(dāng)MPU6050檢測(cè)到擺桿的角度時(shí)，可根據(jù)三角函數(shù)公式計(jì)算出擺桿現(xiàn)在距離中心的具體位置（方向、距離），單片機(jī)會(huì)控制PWM波的輸出大小來控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速與方向，使擺桿達(dá)到在特定位置靜止或按照一定的軌跡運(yùn)動(dòng)。當(dāng)擺桿處于自然下垂?fàn)顟B(tài)時(shí)，給四個(gè)風(fēng)機(jī)同時(shí)上電且風(fēng)向都向外，此時(shí)擺桿仍處于受力平衡——靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)降低X軸上一個(gè)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，擺桿將會(huì)帶動(dòng)激光頭在X軸上畫一條直線，當(dāng)達(dá)到一定的傾斜角度時(shí)，單片機(jī)可根據(jù)角度計(jì)算出此時(shí)距離中心的距離是否》=25cm，若達(dá)到要求后，此風(fēng)機(jī)減速，X軸反方向上電機(jī)逐漸加速，恢復(fù)到初始速度，反方向做相同的運(yùn)動(dòng)。在此過程中，單片機(jī)做出A/D采樣，Y軸方向方向風(fēng)機(jī)隨時(shí)做出矯正，防止發(fā)生軌跡偏移。角度傳感器控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。