运动模拟器通过模拟物理设备的运动位姿,为操作者提供逼真的操作体验,是当今机械传动技术、自动控制技术与增强现实技术高度结合发展的产物。传统的运动模拟器结构复杂、体积大、价格高,尚难进入普通百姓家庭。本文设计了一款家用型运动模拟器,在控制系统软件设计、控制策略研究及控制系统实时性分析的基础上,设计并实现了一套交互性强,实时性高,稳定性好的家用型运动模拟器的智能控制系统。本文的主要研究内容包括:(1)针对家用型动感游戏运动模拟器的功能需求,通过优化运动模拟器的机械结构,降低系统成本,设计了一款家用型运动模拟器,对驱动电机进行了选型,对关键零部件进行了强度校核;(2)推导了运动平台的位姿反解方程,分析了单轴控制系统中各个环节的运动状态方程和传递函数,建立了被控对象的数学模型,结合遗传算法优化了常规PID控制的三个增益参数,搭建了单轴常规PID控制与模糊PID控制仿真平台;(3)对家用型运动模拟器控制系统的硬件进行了设计和选型,根据家用型运动模拟器的实际用途和使用环境,分析了控制软件的功能需求,基于STM32和μC/OS-Ⅲ嵌入式实时操作系统,设计和实现了软件系统的整体架构以及主要应用程序,测试了软件系统的整体功能;(4)通过引入双缓冲机制,提高了USB通信速率;通过优化位姿反解算法,提高了位姿反解计算效率;通过离线模糊推理运算,缩短了单轴模糊PID控制响应时间;基于优先级抢占式调度,通过设计时间片轮转算法,使得电机驱动任务优先并同步执行,提高了控制系统的实时性。