懸掛運動控制系統(tǒng)設計-在線瀏覽
2024-08-17 14:11本頁面
【正文】 meter, and its transition time is less than 1 minute. Meanwhile, with a LCD and a mouse which follows PS/2 protocol and other input/output devices, it can provide a friendly and humanistic manmachine conversation.一、方案論證與比較 從控制系統(tǒng)的角度來看，采用閉環(huán)控制方式比采用開環(huán)控制的效果要好。運動的精度為毫米級，過渡時間不超過1分鐘。懸掛運動控制系統(tǒng)（E題）摘要本系統(tǒng)在嵌入式操作系統(tǒng)基礎上，使用兩塊單片機協(xié)調(diào)工作，對懸掛物體的運動進行實時控制。系統(tǒng)通過兩個步進電機的配合完成了平面任意曲線運動，通過光電傳感器配合循跡算法迅速有效地完成了循跡運動。同時，使用了點陣式LCD配合PS/2鼠標等外圍設備，提供了良好的交互界面。但在閉環(huán)方式的控制系統(tǒng)中，一般都需要反饋信息。在方案論證的過程中，我們發(fā)現(xiàn)要取得物體位置反饋信息相當困難，采用純粹的閉環(huán)方式控制的難度太大。經(jīng)計算表明，采用較小步距角的電機和不太大的繞線軸半徑時，系統(tǒng)可以很好地滿足賽題的設計指標要求的。以此為基礎，下面對系統(tǒng)各子模塊的方案進行論證。專用驅(qū)動芯片內(nèi)部的壓降一般比較低，在驅(qū)動電路上的功耗較低。方案二：使用分立器件自做電機驅(qū)動電路。但如果器件選擇不當，可能會產(chǎn)生較大的壓降，附加功耗增加，使電路過熱甚至燒毀電路。 2）單片機結構方案方案一：使用單MCU結構。為了降低系統(tǒng)硬件成本，使用單MCU結構是較好的方案。就本賽題來說，其硬件制作相對較少，如何在有限的幾天內(nèi)更好地利用人力資源，開發(fā)出更好的、更完善的系統(tǒng)將成為一個必須面對的問題，而且雙MCU結構易于擴展升級。 3）循跡模塊方案 方案一：采用CCD傳感器，通過圖像識別確定黑線軌跡。 方案二：采用反射式紅外傳感器，根據(jù)白紙與黑線的反射率不同辨別軌跡。本系統(tǒng)使用了方案二。為方便操作者對整個控制過程有直觀的認識，決定使用240128點陣式LCD實時地顯示運動物體的運動軌跡和參數(shù)。經(jīng)上述方案設計與論證，得到系統(tǒng)的總體框架圖如圖1所示。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一特性是整個系統(tǒng)方案的基礎。這和其運行矩頻特性密切相關，如圖2所示。 在本系統(tǒng)中，使用了電機是四相步進電機，176。實測共振頻率在510Hz左右，故系統(tǒng)所使的用每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS，Pulse Per Second）應遠小于共振頻率以避開共振點。只要能夠平滑、精確地完成任意兩點的移動，就能夠完成按任意曲線的運動。為了處理方便，可以使用以兩懸掛滑輪為原點的自然坐標對（L(x,y),R(x,y)）來表示物體的位置。設有兩點間的移動：(x1,y1)224。(L2,R2)的移動。實踐證明，這種驅(qū)動方式可以得到平滑的直線軌跡。 圖3 軌跡探測傳感器安裝方式 圖4 方向調(diào)整示意圖根據(jù)圖3安裝方式及安裝半徑，只要系統(tǒng)的采樣頻率足夠高，軌跡是無法脫離探測范圍的。如圖4，定義了物體循跡時運動的8個方向，圖中黑箭頭（1號方向上）表示物體當前
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