风力摆控制系统.docx

2015年全国大学生电子设计竞赛风力摆控制系统(B题)2015年8月15日摘要本系统采用STM32F103V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:STM32F103V、直流风机、MPU6050、PID、指南针GY-273Abstract:ThissystemadoptstheSTM32F103Vdevelopmentboardasthecontrolcenter,andtheuniversaljoint,swingingrod,dcfan(brushlessmotor+blades),laser,,controlfourdirectionswindspeedofthefan,,accuratelymeasurethepositionofswingingrodmobileandcenterposition,puter,thefantimelycorrection,,,proportionlinkforquickresponse,integralelementtorealizeastatic,differentiallinkdecreaseovershoot,,whichcanwellrealizethependulummovement,fastbrakestatic,circle,specifythedirectiondeviation,:STM32F103V,dcfan,MPU6050,passGY-273 目录一、系统方案 3二、系统理论分析与计算 4三、电路与程序设计 6四、测试方案与测试结果 7(1)测试结果 7(2)测试分析与结论 8五、结论与心得 8六、参考文献 8风力摆控制系统(B题)【本科组】一、,用加速度计陀螺仪模块MPU6050来计算角度和风机状态,用直流风机带动摆杆运动。当MPU6050检测到摆杆的角度时,可根据三角函数公式计算出摆杆现在距离中心的具体位置(方向、距离),单片机会控制PWM波的输出大小来控制风机的风速与方向,使摆杆达到在特定位置静止或按照一定的轨迹运动。当摆杆处于自然下垂状态时,给四个风机同时上电且风向都向外,此时摆杆仍处于受力平衡——静止状态。此时降低X轴上一个风机的转速,摆杆将会带动激光头在X轴上画一条直线,当达到一定的倾斜角度时,单片机可根据角度计算