风力摆控制系统16（B题）.doc

2015年全国大学生电子设计竞赛（瑞萨杯） 风力摆控制系统（B题） 【本科组】 2015年8月15日 摘要 本文论述了风力摆及控制装置的设计思路和过程。本系统采用飞思卡尔公司mc9s12xs128单片机作为系统的控制器，控制器通过IIC总线采集mpu-6050信号，经过四元数融合算法进行数据处理，得到摆杆摆动角度值，经PID算法处理，产生PWM信号，驱动和控制轴流风机的转速。本系统可实现摆杆划直线、斜线、画圆等多种模式，可通过拨码开关手动切换及12864液晶显示系统所运行的模式。 关键词：风速摆；飞思卡尔mc9s12xs128；mpu6050；PID算法。 目录 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc427428482 摘要 PAGEREF _Toc427428482 \h I HYPERLINK \l _Toc427428483 目录 PAGEREF _Toc427428483 \h II HYPERLINK \l _Toc427428484 一、方案设计与论证 PAGEREF _Toc427428484 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427428485 1.1系统结构 PAGEREF _Toc427428485 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427428486 1.2方案比较与选择 PAGEREF _Toc427428486 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427428487 1.2.1控制器的比较与选择 PAGEREF _Toc427428487 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427428488 1.2.2角度传感器的比较与选择 PAGEREF _Toc427428488 \h 1 HYPERLINK \l _Toc427428489 1.2.3 驱动模块的比较与选择 PAGEREF _Toc427428489 \h 2 HYPERLINK \l _Toc427428490 二、理论分析与计算 PAGEREF _Toc427428490 \h 2 HYPERLINK \l _Toc427428491 2.1风力摆状态测量 PAGEREF _Toc427428491 \h 2 HYPERLINK \l _Toc427428492 2.2 风力摆运动控制 PAGEREF _Toc427428492 \h 3 HYPERLINK \l _Toc427428493 2.3 控制算法 PAGEREF _Toc427428493 \h 3 HYPERLINK \l _Toc427428494 三、硬件电路与软件程序设计 PAGEREF _Toc427428494 \h 4 HYPERLINK \l _Toc427428495 3.1 主要电路设计 PAGEREF _Toc427428495 \h 4 HYPERLINK \l _Toc427428496 3.1.1 xs128最小控制系统及整体电路 PAGEREF _Toc427428496 \h 4 HYPERLINK \l _Toc427428497 3.1.2电机驱动电路设计 PAGEREF _Toc427428497 \h 4 HYPERLINK \l _Toc427428498 3.1.3角度采集电路设计 PAGEREF _Toc427428498 \h 4 HYPERLINK \l _Toc427428499 3.2 程序结构设计 PAGEREF _Toc427428499 \h 5 HYPERLINK \l _Toc427428500 3.3 程序设计 PAGEREF _Toc427428500 \h 5 HYPERLINK \l _Toc427428501 四、 测试方案与测试结果 PAGEREF _Toc427428501 \h 5 HYPERLINK \l _Toc427428502 4.1测试仪器 PAGEREF _Toc427428502 \h 5 HYPERLINK \l _Toc427428503 4.2测试方案 PAGEREF _Toc427428503 \h 5 HYPERLINK \l _Toc427428504 4.2.1控制过程 PAGEREF _Toc427428504 \h 5 HYPERLINK \l _Toc427428505 4.3测试结果及分析 PAGEREF _Toc427428505 \h 6 HYPERLINK \l _Toc427428506 4.3.1测试结果数据 PAGEREF _Toc427428506 \h 6 HYPERLINK