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南华大学黄智伟 备战2015 全国大学生电子设计竞赛 控制类赛题分析 七、 控制类作品 “控制类”赛题分析 历届的 “控制类”赛题 “控制类”赛题是全国大学生电子设计竞赛中的一大类，在11 届电子设计竞赛中，“控制 类”赛题除了 1994、1995 和 1999 年外，其它每届都有，共有 15 题，仅次于“仪器仪表类” 赛题（16 题）。历届的 “控制类”赛题[1]如下所示： ① 水温控制系统（第3 届，1997 年C 题） ② 自动往返电动小汽车（第5 届，2001 年C 题） ③ 简易智能电动车（第6 届，2003 年E 题） ④ 液体点滴速度监控装置（第6 届，2003 年F 题） ⑤ 悬挂运动控制系统（第7 届，2005 年E 题） ⑥ 电动车跷跷板（第8 届，2007 年F 题，本科组） ⑦ 电动车跷跷板（第8 届，2007 年J 题，高职高专组） ⑧ 声音引导系统（第9 届，2009 年B 题，本科组） ⑨ 模拟路灯控制系统（第9 届，2009 年I 题，高职高专组） ⑩ 基于自由摆的平板控制系统（第10 届，2011 年 B 题，本科组） 11 智能小车（第10 届，2011 年 C 题，本科组） 12 帆板控制系统（第10 届，2011 年 F 题，高职高专组） 13 四旋翼自主飞行器（第11 届，2013 年，B 题，本科组） 14 简易旋转倒立摆及控制装置（第11 届，2013 年，C 题，本科组） 15 电磁控制运动装置（第11 届，2013 年，J 题，高职高专组） 从历届“控制类”赛题可以看到，在“控制类”赛题中，控制对象从一个的发展到多个（例 如，2011 年 C 题，智能小车就要求控制2 台电动小车），从地上发展到天上（例如，2013 年B 题，四旋翼自主飞行器），从单方向、单轴运动发展到多方向、多轴向运动（例如，2013 年C 题，简易旋转倒立摆及控制装置）。在这15 个赛题中，与电动小车有关的有6 届7 题。 赛题的要求也是越来越高，例如： ① 四旋翼自主飞行器（第11 届，2013 年，B 题，本科组） 设计并制作一个四旋翼自主飞行器，能够按照赛题要求，在指定飞行区域内进行飞行。 四旋翼自主飞行器一键式从 A 区飞向 B 区降落并停机，飞行时间不大于 45s。一键式从 B 区飞向A 区降落并停机，飞行时间不大于45s。 飞行器摆在 A 区，飞行器下面放置一个铁片，一键式启动，飞行器拾起铁片，并从 A 区飞向B 区，保持一定高度，并将铁片投向B 区，并返回A 区降落并停机，飞行时间不大 于30s。 ② 简易旋转倒立摆及控制装置（第11 届，2013 年，C 题，本科组） 设计并制作一个简易旋转倒立摆及控制装置。旋转倒立摆的结构如图7.1.1 所示。电动 机A 固定在支架B 上，通过转轴F 驱动旋转臂C 旋转。摆杆E 通过转轴D 固定在旋转臂C 的一端，当旋转臂C 在电动机A 驱动下作往复旋转运动时，带动摆杆E 在垂直于旋转臂C 1 的平面作自由旋转。 图7.1.1 旋转倒立摆的结构 历届“控制类”赛题中使用的传感器 传感器及传感器模块是“控制类”赛题必不可少的组成部分。一些获奖赛题中所使用的传 感器如下： ① 水温控制系统（1997 年C 题）：Cu100 铜热电阻，AD590M/K（检测温度） ② 电动小车类：自动往返电动小汽车（2001 年C 题），简易智能电动车（2003 年E 题）， 智能小车（2011 年 C 题，本科题），电动车跷跷板（2007 年F 题本科组，J 题高职高专组） 等：OPT-033 红外发射接收对管，E3F-DS10C4 光电检测器（黑线检测），反射式红外传感 器ST188 或者ST178H2（黑线检测），霍尔传感器（转速测量），鼠标光电码盘（转速测量， 路径检测），脉冲调制的反射式红外发射接收器 E3F-DS10C4 或者反射取样式红外传感器 ST188（黑线检测），单光束直射取样式红外传感器ST120（车速路径检测），超声波传感器 UCM40T/UCM40R（障碍物检测，距离检测），光敏电阻（光源检测），金属探测器 LJ18A3-8-Z/BY 或者J12-D4NK，红外避障模块（防止两车碰撞），旋转编码器E6A2-WC5C （车辆转弯角度检测），激光传感器（识别路径）。 ③ 液体点滴速度监控装置（2003 年F 题）：脉冲调制的红外对射接收器ST-178（检测 点滴）。 ④ 悬挂运动控制系统（2005 年E 题）：反射式红外传感器T602，CMUcam 视觉板（摄 像头） ⑤ 电动车跷跷板（2007 年 F 题本科组，J 题高职高专组）：倾角传感器 SCA103T（倾 斜角度检测），单轴倾角传感器SCA60C（倾斜角度检测），Accustar 电子