风力摆控制系统 毕业论文

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1、武昌理工学院本科毕业设计(论文)题　　目：风力摆控制系统学　　院:信息工程学院专　　业：自动化学　　号：20124224032学生姓名：指导教师：二○一六年四月八日V风力摆控制系统摘要本系统由微处理器STM32，直流风机及驱动，惯性测量单元MPU6050，OLED显示，4X4矩阵键盘，蜂鸣器构成。系统运行可分为两部分：风力摆的控制部分和预设值输入与显示部分。风力摆控制是由STM32定时器输出频率，占空比可调的PWM波经驱动模块之后，使直流风机的转数与PWM波占空比成线性关系，以此达到控制风力摆摆动的目的。预设值输入与显示是通过矩阵键盘将预设值输入到微处理器。再由处理器将数据送至OLED上

2、显示。MPU6050的三轴加速度数据和三轴角速度数据，经MCU解算之后得到风力摆摆角，形成信号反馈回路。组成闭环控制系统。控制算法为PI调节。关键词：STM32F103VCT6；MPU6050；PID控制算法。VWindpendulumcontrolsystemDuangAbstractThissystemisstructuredbymicroprocessorSTM32,DCfananditsdrive,inertialMeasuringUnitMPU60510,OLEDdisplay,4*4rectangularkeyboard,andbuzzer.Theoperationofthi

3、ssystemisassociatedwithtwomainparts,oneiswindpendulumcontrol,andanotheroneisdefaultinputandoutput.ThefrequencyofSTM32timerandtheadjustabledutyratioofPWMgothroughthewavedrivingtemplatemaketheturnsofrotationofDCfanarelinearwithdutyratioofPWM,sothatthewindpendulumisabletobecontrolledtoswing.Default’

4、sinputandoutputareachievedbyinputtingthedefaultintomicroprocessor,andthenthemicroprocessortransmitdatatoOLEDwhichleadsthedatatobedisplayedonOLED.AfterbeingresolvedbyMCU,thedataofMPU6050triaxialaccelerationandthedataoftriaxialangularvelocitywillgettheangleofwindpendulum,whichleadstoasignalfeedback

5、loop.Thenthesignalfeedbackloopconsistsclosed-loopcontrolsystem.ArithmeticiscontrolledbyadjustingPI.Keyword:STM32F103VCT6;MPU6050;PIDV目录前言1第一章系统方案设计与论证31.1系统整体结构31.2方案简述31.3电源选取31.4直流风机31.5三维角度传感器31.6风机驱动模块41.7风力摆结构41.8控制算法4第二章理论分析与计算52.1起摆分析52.2摆动固定长度52.3PID算法分析52.4摆角解算6第三章系统各模块电路设计93.1稳压电路模块93.2

6、矩阵键盘模块93.3风机驱动模块10第四章软件设计流程11V4.1软件结构114.2软件流程简介114.3显示模块初始化及其界面程序分析114.4MPU6050的初始化及相关程序段分析15第五章测试方案与测试结果185.1测试所用仪器185.2测试方案185.3误差分析19致谢20参考文献21附录22V前言风力摆控制系统即控制做自由摆运动。自由摆是一种典型而具有代表性的运动形式，一直以来人们对单摆运动的运动规律进行了大量的研究，自由摆运行相当于是从单摆运动衍生的运动形式。风力摆系统是一个典型非线性，不稳定的系统。在经典控制理论和现代控制理论的应用是一个很具有代表性的问题。将其作为实验装置

7、时可以测试控制理论，检验控制方法和思路。这些控制思想都能广泛应用于一般工业过程控制，所以对于风力摆控制系统在控制理论的探索方面具有很重要的理论研究和实际应用价值。该系统所运用的传感器为惯性测量单元，惯性技术作为一门高科技尖端技术，它结合了机电、光学、数学、力学、控制及计算机科学的尖端技术。惯性是所有质量体的基本属性，建立在惯性原理基础上的系统不需要任何外界信息，也不会向外辐射任何信息，仅靠其系统本身就能在全天候环境下，自主的进行连续