风力摆控制---系统设计.doc

20 15 年全国大学生电子设计竞赛风力摆控制系统(B 题) 20 15年8月 15日 I 风力摆控制系统( B题) 【本科组】摘要针对题目各项要求,采用软硬件结合方法设计风力摆控制系统。以 STM3 2 单片机为主控制芯片、MPU6050 传感器检测摆杆姿态角、利用 PID 算法调节电机驱动芯片输出合适的 PWM 波形驱动风机,通过 OLED 显示屏显示相关参数,按键输入数据等;机械结构满足设计要求,风力摆能够实现画直线、任意角度悬停、画圆等动作,在受外界干扰后能够自动恢复预定姿态。具有良好的人机交互界面, 各参数可动态调整,基本实现风力摆系统的自动控制。关键词:风力摆、单片机、姿态角、 PID 算法 II 目录一、系统方案.............................................................................................................. 1 1、系统控制方案的论证与选择........................................................................... 1 2、控制芯片的论证与选择................................................................................... 1 3、电源方案的论证与选择................................................................................... 2 4、控制算法的选择............................................................................................... 2 二、系统理论分析与计算............................................................................................ 3 1、PID 算法的分析................................................................................................ 3 2、风力摆的角度、加速度计算........................................................................... 4 3、电机转速与风力摆控制分析........................................................................... 4 三、电路与程序设计.................................................................................................... 4 1、电路的设计....................................................................................................... 4 (1)系统总体框图........................................................................................ 4 (2)电机驱动电路图.................................................................................... 5 (3)电源........................................................................................................ 5 2、程序的设计....................................................................................................... 5 (1)程序功能描述与设计思路.................................................................... 5 (2)程序流程图...................................