风力摆控制系统方案

风力摆控制系统方案(凌阳版)

一、 硬件选型

(1) 万向节(购买的时候注意万向节灵活度) (2) 陀螺仪

(3) 单片机控制板:SPM 75F2413 EVM(也可选用其他单片机) (4) 风扇驱动板:VLN2003 (5) 激光笔(尽量小)

(6) PVC管(10MM左右购买的时候长一点根据构架截断) (7) 风机:每组4个,同一型号,且符合元器件清单要求(直径

5~10cm,5~12V DC)即可(电流值选择偏大的)

(8) 整体支架结构(暂定凌阳3D打印机直接打印)

二、 编程控制思路

本系统属于个双摆系统,动力来源由悬挂的一组直流风机。 题目的第一步:

由于风机的风力的限制,不可能实现直接把风摆的高度吹到实验

的要求的高度。于是需要利用单摆的思路,在摆动过程中增加摆动的能量。

软件设计思路: 第一步:

1. 由于单摆的周期,T = 2π*根号(L/G) L 位杆的长度,G为重力系数。在程序启动时,可以近似的根据这个时间转换风机旋转方向。

2. 但是由于摆幅越来越大后,陀螺仪的测量的角加速度更加明显,可以通过测量陀螺仪的角加速的,进行判断风机换向的时间点。 第二步:

这一步主要的要求是,摆幅可控,可设计。每次在第一步基础上,在风机换向的时候进行PWM脉宽调节控制,进行风力的调节。 第三步:

这一步主要是开始使用两个方向的风机进行动力合成,从而实现摆动方向的改变,换向的时候两组电机同时换向。方向可以通过矢量合成,通过查询sin表格,进行每个风力计算。(在路劲规划好的基础上可以用陀螺仪进行路径修正)。 第四步:

的思路和第一步的思路正好反过来,需要有陀螺仪的辅助,给定陀螺仪反馈回来的角加速度反向的风力,实现制动,在摆动角度比较小的时候在关闭电机即可。

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