资料介绍
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。
为了实现题目要求我们采用STM32F103V单片机做为主控芯片,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出此时距离中心的距离是否》=25cm,若达到要求后,此风机减速,X轴反方向上电机逐渐加速,恢复到初始速度,反方向做相同的运动。在此过程中,单片机做出A/D采样,Y轴方向方向风机随时做出矫正,防止发生轨迹偏移。角度传感器控制系统框图如图1所示。
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