【正文】 ： include include include void GetMotorPulse(void) { unsigned int nLeftPulse,nRightPulse。195。187。 GND VR? VR IN1 5 IN2 7 IN3 10 IN4 12 ENA 6 ENB 11 VSS 9 VS 4 OUT1 2 OUT2 3 OUT3 13 14 OUT4 ISEN A 1 ISEN B 15 U3 L298N D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 +12V GND GND GND + C3 100UF C4 C6 + C5 100UF +5V +5V 1 2 3 4 J1 CON4 1 IRd/ 2 1D 3 1CP 4 ISd 5 1Q 6 1Q/ 7 GND 14 VSS 13 2Rd/ 12 2D 11 2CP 10 2Sd 9 2Q 8 2Q/ * Component_1 P1 P5 1 NC 2 VCC 3 GND 4 NC 5 A/ 6 A 7 B/ 8 B 9 I/ 10 I 1 189 2 +5v 3 GND 4 192 5 193 6 P7 7 195 8 P6 9 197 10 P4 U5 2 1B 3 1Y 4 2A 5 2B 6 2Y 7 GND 1 1A 14 VCC 13 4B 12 4A 11 4Y 10 3B 9 3A 8 3Y U6 74LS86210。179。 +5V202。200。202。193。 12V214。200。202。193。 U2 + C1 680UF D1 IN5824 L 33u + C2 220UF +12V214。191。196。189。181。 209。181。185。 X0 12 X1 14 X2 15 X3 11 Y0 1 Y1 5 Y2 2 Y3 4 INH 6 A 10 B 9 VEE 7 X 13 Y 3 U2 CD4052 R1 20k R2 20k R3 20k R4 20k +5 GND 1 VIN+ 5 ON/OFF 3 GND 4 FEEDBACK 2 OUTPUT LM2596191。185。191。194。 14 附 件 1： 系統(tǒng)電路原理圖 P0 P0 P1 P1 P2 P2 P3 P3 J0 J0 J1 J1 K0 K0 K1 K1 K2 K2 K3 K3 T0 T0 T1 T1 T2 T2 T3 T3 T4 T4 T5 T5 T6 T6 T7 T7 K4 K4 K5 K5 B0 B0 B1 B1 B2 B2 B3 B3 B4 B4 B5 B5 B6 B6 B7 B7 P7 P7 P6 P6 P5 P5 P4 P4 K7 K7 NC NC M7 M7 M6 M6 M5 M5 M4 M4 M3 M3 M2 M2 M1 M1 M0 M0 J7 J7 J6 J6 S7 S7 S6 S6 S5 S5 S4 S4 S3 S3 S2 S2 S1 S1 S0 S0 +5 +5 +5 +5 GND GND GND GND AD15 AD15 AD14 AD14 AD13 AD13 AD12 AD12 AD11 AD11 AD10 AD10 AD9 AD9 AD8 AD8 AD7 AD7 AD6 AD6 AD5 AD5 AD4 AD4 AD3 AD3 AD2 AD2 AD1 AD1 AD0 AD0 A7 A7 A6 A6 A5 A5 A4 A4 A3 A3 A2 A2 A1 A1 A0 A0 VRH VRH GND GND GND GND +5 +5 H7 H7 H6 H6 H5 H5 H4 H4 E7 E7 E6 E6 E5 E5 E4 E4 H3 H3 H2 H2 H1 H1 H0 H0 E3 E3 E2 E2 E1 E1 E0 E0 9S12XS/EP112 1 2 3 4 5 6 7 8 S1 178。 在這比賽的最后，要感謝學(xué)校和學(xué)院老師的給力的后勤工作，使我們能夠在不被煩擾的情況下，用最充足的時間 完成比賽。在第四天的下午，離比賽結(jié)束還有幾個小時時，我們放棄了一直堅持的程序主線 —— 將加速度環(huán)作為內(nèi)環(huán)，速度環(huán)作為外環(huán)進行控制，轉(zhuǎn)而采用了將速度環(huán)作為內(nèi)環(huán)，而加速度環(huán)作為外環(huán)，消除了速度的采樣滯后，才取得了比較可喜的進步，但是由于時間實在太有限，我們沒有機會將所有部分都完美的移植在新的程序思路上。四天三夜中很多時間在組建和檢修硬件部分，導(dǎo)致浪費了很多調(diào)試程序的時間， 東奔西跑地 尋找合適的材料也浪費了很多體力。 綜上所述，本設(shè)計 基本 達(dá)到設(shè)計要求。 測試次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)過 360 度時間（ s） 5 5 5 5 5 5 5 5 測試分析與結(jié)論 根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)， 該系統(tǒng)基本上能夠達(dá)到基本部分和發(fā)揮部分 (1)(3)的性能指標(biāo) ，由此可以得出以下 結(jié)論 ： 電機的性能不是很理想， 聯(lián)軸器有些松動，長時間運行兩者有些脫節(jié)， 起振達(dá)到平衡很困難， 雙環(huán)控制需要時間上的配合，加入的時間和參數(shù)很重要。 測試次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 保持時間 （ s） 5 5 5 5 5 5 5 5 旋轉(zhuǎn)臂最大轉(zhuǎn)動角 （度） 90 90 90 90 90 90 90 90 12 測試功能四：從擺桿處于自然下垂?fàn)顟B(tài)開始，控制旋轉(zhuǎn)臂做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，盡快使擺桿擺起倒立，保持倒立時間不小于 10s 測試次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 擺起時間 （ s） 2 3 1 2． 5 1 4 保持時間（ s） 10 10 0 10 10 10 10 10 測試功能五：在擺桿保持倒立狀態(tài)下，施加干擾后擺桿能繼續(xù)保持倒立或 2s 內(nèi)恢復(fù)倒立狀態(tài)。 測試儀器： 直流穩(wěn)壓電源， 數(shù)字示波器，數(shù)字萬用表 ，秒表，量角器 . 測試結(jié)果及分析 測試結(jié)果 (數(shù)據(jù) ) 測試功能一：擺桿起振 測試次數(shù) 1 2 3 4 5 6 擺動幅度 （度） 60 60 60 60 60 60 擺動時間（ s） 2 1 2 3 5 4 測試功能二：擺桿完成圓周運動 說明：以完整的完成一個圓周運動的時間為計時標(biāo)準(zhǔn)。記錄下每次實現(xiàn)不同功能的性能指標(biāo)。相互功能之間沒有干擾。 電機控制程序內(nèi)容： 見附件 3 程序流程圖 主程序 與子程序框圖 8 圖 3 主程序與子程序框圖 “ 起擺做圓周運動” 子程序流程圖 9 開 始檢 測 擺 桿 角 度查 表 計 算 電 機 加 速度 并 輸 出 控 制 信 號相 鄰 兩 次 檢 測 到 的 擺 桿 速 度是 否 反 號 或 一 次 為 0否查 表 計 算 電 機 加 速 度 并 輸 出方 向 相 反 的 控 制 信 號是結(jié) 束 圖 4 “ 起擺做圓周運動” 子程序流程圖 10 “ 起擺并盡快達(dá)到穩(wěn)態(tài)” 子程序流程圖 開始檢測擺桿角度計算加速度并發(fā)出控制信號是否接近180平衡位置計算加速度是測量旋轉(zhuǎn)臂的速度給出控制信號否 圖 5 “起擺并達(dá)到倒立平衡狀態(tài)”子程序流程圖 11 4 測試方案與測試結(jié)果 測試方案 硬件軟件聯(lián)調(diào) ： 調(diào)試時，下載線連接單片機，以便程序執(zhí)行后實時觀測控制算法中多個變量，如擺桿角度，方向，電機速度以及加速度等等。 3 電路與程序設(shè)計 電路的設(shè)計 系統(tǒng)總體框圖 整體系統(tǒng)由機械結(jié)構(gòu)， XS128 單片機最小系統(tǒng)板，電機驅(qū)動模塊，電源模塊，異或門，計數(shù)器和 D 觸發(fā)器，以及帶速度反饋的直流電機和增量式編碼器組成。現(xiàn)在加入了旋轉(zhuǎn)臂的速度反饋之后，就可以計算出了 ini ，可以只忽略最后一項，大大減小了誤差。 因此，我們在此基礎(chǔ)上加入了旋轉(zhuǎn)臂的速度反饋。再結(jié)合我們手頭可以得到的關(guān)于直流電機的 各種參數(shù)，我們很難精確地算出時間常數(shù)，只能近似，而且再加上程序的控制周期遠(yuǎn)小于時6 間常數(shù)，綜合考慮之后， 我們選擇了忽略公 式 9 中等號右邊的后兩項變量，也就是近似認(rèn)為直流電機的控制電壓與加速度成正比關(guān)系，這樣便于單片機給出控制信號。 擺桿 進入 開始 調(diào)整倒立平衡的角度范圍 假設(shè)圖中角度為 β，則想要使擺角趨向 180 度，要給擺桿一個圖示方向的力 F 使得下式成立： ta nag?? 公式 10 由于考慮的連軸的摩擦力，轉(zhuǎn)動時收到的空氣阻力，外部接線對擺桿的干擾力等等，增加一個阻尼力，使得上式變?yōu)椋? 0ta na g f? ? ? 公式 11 在算出了角速度的控制量范圍之后，需要確定單片機提供的相應(yīng)控制量。 擺桿控制量 的 分析與計算 擺桿起振狀態(tài)分析 假設(shè)某一時刻，擺桿向左擺到了 α度，此時擺桿的受力狀態(tài)如圖 X 所示： 5 A 點為擺桿與旋轉(zhuǎn)臂連接處，設(shè)