风力摆控制系统-电子设计竞赛项目设计报告

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1、中北大学大学生电子设计竞赛项目总结技术报告2017年6月22日10一、项目参加人员、负责内容以及技术特长：主要人员负责内容技术特长孔令钊算法编写，主体程序构建与操作优化程序设计，思路活跃，有新想法廖杰硬件搭建与电路设计动手能力极强，善于用最少的东西达到最好的效果卢翔宇模块程序编写，设计报告编纂程序设计，接收能力强，对新器件的编写、熟悉、配置速度快10二、摘要风力的利用与控制目前是国际上一个正在蓬勃发展的技术，国外在风力控制上已经出现较为成熟的技术，而国内还处于起步阶段。风力控制考验的因素较为复杂，能达到比较准确的控制甚至是自动调整式的控制，是一个难点，对于控制的算法要求较高。2015年电子设

2、计大赛控制类题目即为风力摆控制系统，需要完成较高精度的控制，这也反映了控制类的大趋势从逻辑逐步转向算法，从简单的一维平面控制，转向复杂的空间中的控制。基于2015年电子设计大赛的题目，我们也尝试了风力摆的控制，并完成本项目。关键词：风力摆，STM32，六周传感器，PID算法SummaryTheuseandcontrolofwindpoweriscurrentlyavigorousdevelopmentoftheinternationaltechnology,foreignwindcontrolhasbeenmorematuretechnology,andthedomesticisstilli

3、nitsinfancy.Windcontroltestfactorsaremorecomplex,toachievemoreaccuratecontrolorevenautomaticadjustmentofthecontrol,isadifficultpointforthecontrolofthealgorithmrequiresahigher.2015electronicdesigncontestcontrolcategoryisthewindswingcontrolsystem,theneedtocompletethehighprecisioncontrol,whichalsorefl

4、ectsthecontrolofthegeneraltrendfromthelogictothealgorithm,fromsimpleone-dimensionalplanecontrol,tocomplexspaceInthecontrol.Basedonthetopicofthe2015ElectronicDesignContest,wealsotriedthewindswingcontrolandcompletedtheproject.Keywords:windswing,STM32,sixweekssensor,PIDalgorithm三、设计报告正文1、总体方案设计任务10一长约

5、60cm~70cm的细管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂一组（2~4只）直流风机，构成一风力摆。风力摆上安装一向下的激光笔，静止时，激光笔的下端距地面不超过20cm设计一测控系统，控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动，激光笔在地面画出要求的轨迹。1.基本要求（1）从静止开始，15s内控制风力摆做类似自由摆运动，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm的直线段，其线性度偏差不大于±2.5cm，并且具有较好的重复性；（2）从静止开始，15s内完成幅度可控的摆动，画出长度在30~60cm间可设置，长度偏差不大于±2.5cm的直线段，并且具有较好的重复性；（3）可设定摆动方向，风力摆从静止

6、开始，15s内按照设置的方向（角度）摆动，画出不短于20cm的直线段；（4）将风力摆拉起一定角度（30°~45°）放开，5s内使风力摆制动达到静止状态。2．发挥部分（1）以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面画圆，30s内需重复3次；圆半径可在15~35cm范围内设置，激光笔画出的轨迹应落在指定半径±2.5cm的圆环内；（2）在发挥部分（1）后继续作圆周运动，在距离风力摆1~2m距离内用一台50~60W台扇在水平方向吹向风力摆，台扇吹5s后停止，风力摆能够在5s内恢复发挥部分（1）规定的圆周运动，激光笔画出符合要求的轨迹。10通过MPU6050六轴传感器采集角度数据，融合

7、PID算法，动态输出PWM波控制直流风机的转动，达到较为精确的控制，利用模拟正弦曲线与李萨如图线的合成完成题目要求。①首先搭建风力摆构架选择题目中要求的万向节达到灵活的转动。应用碳素管达到减轻整体装置重量的效果，更加灵活。②电机选择在直流无刷电机与空心杯之间进行选择，直流电机推重比较大但质量大，故使用轻便小巧且推重比较大的空心杯电机（直流电机）达到比较好的制动效果。③主控选择我们采用stm32f103芯片作为