直升机是典型的军民两用飞行器,其强悍的机动性能被广泛的应用在火力打击、运输、巡逻、旅游、救护等多个领域。风洞试验是直升机研制工作中的一个不可缺少的组成部分。直升机在飞行时,主旋翼旋转的反作用扭矩会使机体向主旋翼旋转的反方向转动,尾桨的作用就是将其抵消以获取偏航稳定。获取尾桨的准确研究数据是直升机性能分析的可靠保障,对整个直升机的性能具有十分重大的影响。因此,研究可靠性高,操纵性能优越的直升机风洞试验尾桨支撑控制系统尤为关键。本文根据解放军某部要求,研制一套高精度、高可靠性的直升机尾撑装置运动操控系统。首先,根据课题要求,分析直升机尾撑机构的功能特征和控制需求,确定尾撑机构的关节将采用电机和电作动筒作为动力机构。尾撑装置的运动控制系统采取以工控机为上位机,嵌入式PC为系统主控,伺服电机为执行机构的运动系统。利用伺服电机驱动尾撑装置的关节运动,实现尾撑装置末端的迎角、侧滑角及俯仰角转动和X、Y和Z方向运动,进而实现尾撑装置末端模型位姿的调节和精确定位。利用DH参数法对尾撑装置建立数学模型,并对其正向运动学和逆向运动学展开分析和计算,利用Matlab对尾撑装置数学模型进行正逆运动学仿真,并利用蒙特卡洛法对尾撑机构末端运动范围进行仿真。其次,根据系统分析和论证,设计并实现基于嵌入式PC的Twin CAT平台和第三方驱动器组合构成运动控制单元的尾撑装置控制方案。根据项目要求进行硬件选型和组态,并采用三闭环串级PID对电机参数进行调节,利用Ether CAT高速总线协议实现控制器和驱动器的通讯,利用ADS通讯协议实现上位机与下位机的通讯。通过IEC61131-1国际标准ST编程语言在Twin CAT PLC环境中开发运动控制程序,利用Labwindows/CVI编程环境开发尾撑装置上位机控制软件,实现上位机对尾撑装置的运行状态的监控和多种运动模式控制指令的下发。最后,通过实验对直升机尾撑装置的各关节电机进行控制参数调节和精度测试,并将调试完毕的关节动力装置安装在尾撑装置本体之后进行精度测试与控制性测试;分别对单关节运动和多关节联动进行测试,测试结果达到了直升机尾撑装置的控制精度要求。