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电子设计竞赛:机电类运动控制专题 * 历届电子设计赛题类型 电源类:简易数控直流电源、直流稳压电源;    信号源类:实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制LC振荡器等;    高频无线电类:简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、短波调频接收机、调频收音机等;    放大器类:实用低频功率放大器、高效率音频功率放大器、宽带放大器等;    仪器仪表类:简易电阻、电容和电感测试仪、简易数字频率计、频率特性测试仪、数字式工频有效值多用表、简易数字存储示波器、低频数字式相位测量仪、简易逻辑分析仪;    数据采集与处理类:多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统;    控制类:水温控制系统、自动往返电动小汽车、简易智能电动车、液体点滴速度监控装置。 运动控制概述 运动控制系统的几种典型结构-开环 运动控制系统的几种典型结构-闭环 电子设计竞赛中的运动控制系统 历届全国大学生电子设计运动控制类赛题 第一届(1994年)无    第二届(1995年)无    第三届(1997年)无   第四届(1999年)无 第五届(2001年)C.自动往返电动小汽车 第六届(2003年)E.简易智能电动车    F.液体点滴速度监控装置 第七届(2005年)E.悬挂运动控制系统 第八届(2007年)F.电动车跷跷板    第九届(2009年)B.声音导引系统 第十届(2011年)B .基于自由摆的平板控制系统 C .智能小车(两辆赛车互超) 历届浙江省大学生电子设计运动控制类赛题 第一届(2006年)A.汽车入库门控装置   第二届(2008年)C.基于自动寻迹的智能公交车系统   第三届(2010年)B.运水机器人 E.医院病床输液监控系统   第四届(2012年)未知 运动控制类赛题分类统计 小车(8次) 自动往返电动小汽车(2001国赛) 简易智能电动车(2003国赛) 电动车跷跷板(2007国赛) 声音导引系统(2009国赛) 智能小车(2011国赛) 汽车入库门控装置(2006省赛) 基于自动寻迹的智能公交车系统(2008省赛) 运水机器人(2010省赛) 运动控制类赛题分类统计 点滴 液体点滴速度监控装置(2003国赛) 医院病床输液监控系统(2010省赛) 其它 悬挂运动控制系统(2005国赛) 基于自由摆的平板控制系统(2011国赛) 电动小车-非常好的运动控制培训载体 前轮:转向机构与舵机 后轮:单电机驱动差速器轴 四轮小车-两电机差动 四驱四轮小车-适合力控制,如走跷跷板 履带式四轮小车-适合越野、爬坡 竞赛用电动小车最常见的结构-简单、首选 三轮电动小车控制模块的组成 单片机的选择 MCS-51单片机- 如AT89S51:够用,但用不爽 竞赛赞助商推荐-MSP430:省电,专项奖 推荐:STC12C5A60S2 8051兼容,速度快8~12倍 电源5.5~3.3V 1280RAM 60K Flash程序空间(放程序绰绰有余) 10位AD转换(适合模拟传感器) 2路PWM(用于两个电机控制) 2个定时/计数器(适合数字传感器) 键盘显示模块 通用设计,用于参数设定 直流电动机的驱动模块-L298N L298N内部结构 L298N驱动电路图 电源模块-锂电池组 单片机系统供电 电动机供电 循迹模块-整体式 循迹模块-不做成一体更加灵活 循迹模块原理图 测速模块 码盘与测速模块 测速信号输出-送单片机计数器 测距模块(避障功能) 红外模块原理图 HC-SR04超声波模块 HC-SR04超声波时序图 倾角传感器-走跷跷板 无线收发模块 下面小车训练开始 场地划分,设置循迹线等标志 传感器模块的测试 PWM控制电机测试 小车组装完毕,硬件测试无误 基本项目训练,侧重程序模块的编写和调试 循迹跑圈,显示速度、距离 避障碍 倒车入库 2011国赛-智能小车(赛车) 模块组成 控制策略 基本部分:甲车、乙车正常行驶一圈-没问题,赛前训练过 基本部分:两车同时启动,一圈,在超车区,乙车超甲车,先于甲车到达终点-怎么超车是控制的核心问题 基本部分:时间越短越好-车本身的速度限制,这个改不了了。但控制策略上可采用:非超车状态下,两车贴着内道黑线循迹跑;超车时,乙车贴近超车道右线行驶。 “超车”的策略-红外与无线模块的配合! 甲车过超车线,左转后,向前一段距离,在行车道前方中间位置停车(停了,牺牲时间但提高安全系数),发一个无线信号给乙车,示意:可以开始超车了! 乙车收到信号后,开始超车,超车期间,利用车前红外,防止与甲车追尾,利用车身右侧红外,防止与甲车侧面

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