风力摆控制系统大学生电子的设计竞赛.docxVIP

PAGE 4 大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统 学 院: 计 算 机 学 院 项 目： 风力摆控制系统 负 责 人： 指导老师： 时 间： 摘 要 本系统采用K60开发板作为控制中心，与万向节、摆杆、直流风机（无刷电机+扇叶）、激光头、反馈装置一起构成摆杆运动状态与风机速度分配的双闭环调速系统。单片机输出可变的PWM波给电机调速器，控制4个方向上风机的风速，从而产生大小不同的力。利用加速度计模块MPU6050，准确测出摆杆移动的位置与中心点位置之间的关系，采样后反馈给单片机，使风机及时矫正，防止脱离运动轨迹。使用指南针模块判别方向，控制系统向指定方向偏移。控制方式采用PID算法，比例环节进行快速响应，积分环节实现无静差，微分环节减小超调，加快动态响应。从而使该系统具有良好的性能，能很好地实现自由摆运动、快速制动静止、画圆、指定方向偏移，具有很好地稳定性。 关键词：K60、空心杯电机、MPU6050、PID、无线蓝牙 目 录  TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc427350399 一、系统方案  PAGEREF _Toc427350399 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427350400 1.1 系统基本方案  PAGEREF _Toc427350400 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427350401 1.1.1 控制方案设计  PAGEREF _Toc427350401 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427350402 1.1.2 机械结构方案设计  PAGEREF _Toc427350402 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427350403 1.2 各部分方案选择与论证 1 HYPERLINK \l _Toc427350404 1.2.1电机选择 1 HYPERLINK \l _Toc427350405 1.2.2 电机驱动的选择  PAGEREF _Toc427350405 \h 2 HYPERLINK \l _Toc427350406 1.2.3 摆杆与横杆的连接选择  PAGEREF _Toc427350406 \h 2 HYPERLINK \l _Toc427350407 1.2.4 摆杆与风机的连接选择 2 HYPERLINK \l _Toc427350408 二、 系统理论分析与计算 2 HYPERLINK \l _Toc427350409 2.1风力摆位置的计算与分析 2 HYPERLINK \l _Toc427350410 2.2风力摆运动状态的分析  PAGEREF _Toc427350410 \h 3 HYPERLINK \l _Toc427350411 2.3控制算法的分析 3 HYPERLINK \l _Toc427350412 三、电路与程序设计 3 HYPERLINK \l _Toc427350413 3.1电路的设计 3 3.1.1电路3 HYPERLINK \l _Toc427350416 3.1.2电源 4 HYPERLINK \l _Toc427350417 3.2程序的设计 4 HYPERLINK \l _Toc427350418 3.2.1程序功能描述与设计思路 4 HYPERLINK \l _Toc427350419 3.2.2程序流程图 4 HYPERLINK \l _Toc427350420 四、测试方案与测试结果 5 HYPERLINK \l _Toc427350421 4.1测试方案 5 HYPERLINK \l _Toc427350422 4.2测试条件与仪器 5 HYPERLINK \l _Toc427350423 4.3测试结果及分析 5 HYPERLINK \l _Toc427350424 （1）测试结果 5 HYPERLINK \l _Toc427350425 （2）测试分析与结论 6 HYPERLINK \l _Toc427350426 五、结论与心得 6   PAGE \* MERGEFORMAT 13 风力摆控制系统（B题）