本系統(tǒng)采用STM32F103V開發(fā)板作為控制中心，與萬向節(jié)、擺桿、直流風機（無刷電機+扇葉）、激光頭、反饋裝置一起構(gòu)成擺桿運動狀態(tài)與風機速度分配的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。單片機輸出可變的PWM波給電機調(diào)速器，控制4個方向上風機的風速，從而產(chǎn)生大小不同的力。利用加速度計模塊MPU6050，準確測出擺桿移動的位置與中心點位置之間的關系，采樣后反饋給單片機，使風機及時矯正，防止脫離運動軌跡。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)進行快速響應，積分環(huán)節(jié)實現(xiàn)無靜差，微分環(huán)節(jié)減小超調(diào)，加快動態(tài)響應。從而使該系統(tǒng)具有良好的性能，能很好地實現(xiàn)自由擺運動、快速制動靜止、畫圓、指定方向偏移，具有很好地穩(wěn)定性。

　　為了實現(xiàn)題目要求我們采用STM32F103V單片機做為主控芯片，用加速度計陀螺儀模塊MPU6050來計算角度和風機狀態(tài)，用直流風機帶動擺桿運動。當MPU6050檢測到擺桿的角度時，可根據(jù)三角函數(shù)公式計算出擺桿現(xiàn)在距離中心的具體位置（方向、距離），單片機會控制PWM波的輸出大小來控制風機的風速與方向，使擺桿達到在特定位置靜止或按照一定的軌跡運動。當擺桿處于自然下垂狀態(tài)時，給四個風機同時上電且風向都向外，此時擺桿仍處于受力平衡——靜止狀態(tài)。此時降低X軸上一個風機的轉(zhuǎn)速，擺桿將會帶動激光頭在X軸上畫一條直線，當達到一定的傾斜角度時，單片機可根據(jù)角度計算出此時距離中心的距離是否》=25cm，若達到要求后，此風機減速，X軸反方向上電機逐漸加速，恢復到初始速度，反方向做相同的運動。在此過程中，單片機做出A/D采樣，Y軸方向方向風機隨時做出矯正，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。