大學生創(chuàng)新實驗項目中期報告5篇(已改無錯字)
2024-10-13 10 本頁面
【正文】 們主控芯片是采用飛思卡爾的k60系列芯片，JTAG下載器，角度傳感器，直流電機，2600mah的鋰電池，L7805穩(wěn)壓芯片，BTN7971B電機驅(qū)動。測試說明程序和電路的可行性，初步驗證了理想的方案的可行性。具體設計方案如下：車模的平衡控制原理：當車體垂直時，車輪保持靜止，車體向左傾斜時，車輪向左加速運行，車體向右傾斜時，車輪向右加速運行。直立的車模可以看成是放置在可以左右移動平臺上的倒立擺的單擺。普通單擺能夠穩(wěn)定在垂直位置的條件有兩個：（1）受到與位移（角度）相反的恢復力；（2）受到與運動速度（角速度）相反的阻尼力。如果沒有阻尼力，單擺會在垂直位置左右擺動。阻尼力會使單擺最終停止在垂直位置。阻尼力過?。ㄇ纷枘幔箚螖[在平衡位置附近來回震蕩。阻尼力過大（過阻尼）會使單擺達到平衡位置的時間加長。因而存在一個臨界阻尼系數(shù)，是得單擺穩(wěn)定在平衡位置的時間最短。倒立擺之所以不能像單擺一樣穩(wěn)定在垂直位置，就是因為它在偏離平衡位置的時候，所受到的恢復力與位移的方向相同，而不是相反，因此，倒立擺會加速偏離垂直位置，直至倒下。為了通過控制使得倒立擺能夠像單擺一樣穩(wěn)定在垂直位置，需要增加額外的受力，使得恢復力與位移方向相反才行。該力與車輪的加速度的方向相反，大小成正比。為了是倒立擺盡快在垂直位置穩(wěn)定下來，還需要增加阻尼力，增加的阻尼力與偏角的速度成正比，方向相反。綜上可以得到車輪控制速度的算法為：a = k1θ+k2 θ’。式中θ為車模傾角，θ’為角速度，k1，k2均為比例系數(shù)。K1決定了車模是否能夠穩(wěn)定在垂直位置，它必須大于中立加速度，k2決定了車?；氐酱怪蔽恢玫淖枘嵯禂?shù)，選取合適的阻尼系數(shù)可以讓車模盡快穩(wěn)定在垂直位置。車模的加速度是通過控制車輪速度實現(xiàn)的，車輪通過車模因此兩個可以通過電機加速度的控制實現(xiàn)車模平衡穩(wěn)定。電機的運動控制是通過改變施加在其上的驅(qū)動電壓大小實現(xiàn)的。電機的運動分為兩個階段，第一個是加速階段，第二個是恒速階段。在加速階段，電機帶動車模進行加速運動，加速度和施加在電機上的電壓成正比。在恒速階段，電機帶動車模后輪進行恒速運動，運行速度與施加在電機上的電壓成正比。調(diào)整車模角度的控制周期很短，時間一般是幾個毫秒，此時電機基本運動在家階段，計算得到加速度控制量a在乘上比例系數(shù)即為施加在電機上的控制電壓，這樣便可以控制車模保持直立狀態(tài)。加速度傳感器MMA761可以測量由地球引力作用或者物體運動產(chǎn)生的加速度，只需測量其中一個方向上的加速度值，皆可以計算出車模的傾角，比如使用z軸方向上的加速度信號。車模直立時，固定在加速度在z軸水平方向，此時輸出信號為0片區(qū)內(nèi)壓信號。當車模發(fā)生傾斜=時，重力加速度g便會在z軸方向上新城加速度分量，從而引起該軸輸出電壓的變化。但是在實際車模運動中，由于車模本身的擺動所產(chǎn)生的加速度會產(chǎn)生很大的干擾信號，它疊加在測量信號匯總使得輸出信號無法準確反映車模的傾角。加速度傳感器安裝的高度越低越好，但是無法徹底消除車模運送的影響。角速度傳感器利用旋轉坐標系中的物體會受到科里
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