全国大学生电子设计竞赛：自由摆平板控制系统设计

"基于自由摆的平板控制系统（B 题）是2011年全国大学生电子设计竞赛本科组的试题，要求参赛队伍设计并制作一个能够随着自由摆动的摆杆旋转的平板控制系统。系统需满足在摆动过程中控制电机使平板旋转，保持硬币稳定或激光光斑准确投射到目标。" 该控制系统的核心在于通过电机控制平板与摆杆同步运动，以实现特定的任务需求。具体来说： 1. 基本要求： - 平板需要与摆杆联动，摆杆完成一个周期的摆动，平板应旋转一周，角度偏差不超过45°。 - 在摆动过程中，平板上放置的硬币（1枚或8枚）需保持稳定，1枚硬币在5个周期内不滑落，尽量少偏离中心；8枚硬币需保持叠放状态，同样在5个周期内不滑落。 2. 发挥部分： - 在平板上安装激光笔，当摆杆静止垂直，平板水平时，激光光斑需能精准投射到150cm远处的靶子上。摆动过程中，光斑应随着平板的调整保持在靶子上的准确位置。 实现这一系统的关键技术包括： - 传感器技术：用于检测摆杆的角度和速度，例如角度传感器和加速度计。 - 控制算法：通过微控制器或嵌入式系统实现，需要设计实时的PID（比例-积分-微分）或其他控制算法来调整电机转动，使得平板角度与摆杆同步。 - 电机控制：电机需要精确地按照控制信号转动，可能涉及到步进电机或伺服电机，以及相应的驱动电路。 - 硬件设计：包括电机、传感器、电源、控制板等硬件组件的集成和布局，确保系统稳定可靠。 - 实时性：整个系统必须具备良好的实时响应能力，以适应快速变化的摆动状态。 - 软件开发：编写控制程序，实现与硬件交互，处理传感器数据，执行控制策略，并可能包含用户界面以方便操作。 此外，参赛者还需要遵守竞赛规则，如提供有效身份证明，团队人数限制，禁止外部交流，以及按时提交设计报告、实物作品和登记表等。整个过程不仅考验学生的硬件设计和编程能力，还涉及团队协作、项目管理以及创新能力。