2007小车题解(金星)2015.ppt

* * 电动车跷跷板 中国地质大学(武汉) 金星 2008年7月 一、命题分析及知识点 二、系统设计方案讨论 三、体会与感想 电动车跷跷板（F题） 一、命题意图及知识要点 设计制作一个电动车跷跷板，在跷跷板起始端A一侧装有可移动的配重。电动车从起始端A出发，可以自动在跷跷板上行驶。电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示。 1.题意分析——任务 基本要求 在不加配重的情况下，电动车完成以下运动： （1）电动车从起始端A出发，在30秒钟内行驶到中心点C附近； （2）60秒钟之内，电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态，保持平衡5秒钟，并给出明显的平衡指示； （3）电动车从（2）中的平衡点出发，30秒钟内行驶到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不大于50mm）； （4）电动车在B点停止5秒后，1分钟内倒退回起始端A，完成整个行程； （5）在整个行驶过程中，电动车始终在跷跷板上，并分阶段实时显示电动车行驶所用的时间。 1.题意分析——要求 一、命题意图及知识要点 发挥部分 将配重固定在可调整范围内任一指定位置，电动车完成以下运动：（1）将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点 300mm以外、90°扇形区域内某一指定位置 一、命题意图及知识要点 1.题意分析——要求 电动车能够自动驶上跷跷板，如图所示； （2）电动车在跷跷板上取得平衡，给出指示，保持平衡5秒以上； （3）将另一块质量为电动车质量10％～20％的块状配重放置在A至C间指定的位置，电动车能够重新取得平衡，给出平衡指示，保持平衡5秒以上； （4）电动车在3分钟之内完成（1）～（3）全过程。 （1）跷跷板长1600mm、宽300mm； （2）跷跷板中心固定在直径不大于50mm的半圆轴上，轴两端支撑在支架上，并保证与支架圆滑接触，能灵活转动。 （3）测试中，使用参赛队自制的跷跷板装置。 （4）允许在跷跷板和地面上采取引导措施，但不得影响跷跷板面和地面平整。 （5）电动车(含加在车体上的其它装置)外形尺寸规定为：长≤300mm，宽≤200mm。 （6）平衡的定义为A、B两端与地面的距离差d=∣dA-dB∣不大于40mm。 （7）整个行程约为1600mm减去车长。 （8）测试过程中不允许人为控制电动车运动。 一、命题意图及知识要点 1.题意分析——说明 一、命题意图及知识要点 50 总分 10 其他 5 完成第（4）项 10 完成第（3）项 15 完成第（2）项 10 完成第（1）项 发挥 部分 50 实际制作完成情况 基本要求 50 总分 5 摘要，设计报告结构，图表的规范性 设计报告结构 及规范性 8 创新发挥，结果分析 结果分析 12 检测与驱动电路设计，总体电路图，软件设计与工作流程图 电路与程序设计 13 测量与控制方法，理论计算 理论分析与计算 12 实现方法，方案论证，系统设计，结构框图 系统方案 分数 主要内容 项 目 设计 报告 1.题意分析——评分 一、命题意图及知识要点 2.知识要点 传感器与检测技术 自动控制原理 微机原理或单片机原理或嵌入式系统 模拟电子技术 数字电子技术 运动控制系统 二、系统设计方案讨论 电源模块 控制器模块 显示模块 电机及其 驱动模块 行车路线 引导模块 平衡状态 指示模块 平衡检测 调节模块 1、系统模块框图 2、系统解决方案——方案论证 2.1处理器模块 方案一：采用89S52单片机作为主控制器。该单片机价格低廉，程序资源丰富，技术比较成熟。但是运算速度较慢，很难担任复杂算法的计算工作；程序储存空间小，不能储存大规模程序代码。 方案二：采用MAXIM公司推出的DS89C450超高速闪存微控制器。该单片机与MCS-51指令集完全兼容，指令速度高，可以担任复杂算法的运算工作。片内拥有256B内部数据RAM，64KB FLASH储存器，可通过串口实现在系统编程，这为生成大量程序代码和在线实时调试提供了保证。因此选择方案二。 除以上处理器外，在处理器与被控对象之间增加可编程器件，可以大大简化控制电路。 二、系统设计方案讨论 2、系统解决方案——方案论证 2.2电机及其驱动模块 2.2.1 电机选择 方案一：采用步进电机驱动。步进电机可以精确的控制角度及速度，但是功耗较大、力矩小，易失步； 方案二：采用减速直流电机。减速直流电机有很好的调速特性；功耗较低、过载能力强；更可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转。 考虑到本设计中电动车爬坡需要较大的力矩，在找平衡点是时需要反复的制动、变向，故选择减速直流电机。 二、系统设计方案讨论 2、系统解决方案——方案论证 2.2电机及其驱动模块