滚球控制系统设计与正交摇臂支撑数据分析

"正交摇臂支撑数据的计算-矩阵分析（完整版401页）.美国 roger.a.horn.扫描版" 这篇文档详细介绍了正交摇臂支撑数据的计算，尤其在2.2章节中，它涉及到一个具体的应用场景——2017年全国大学生电子设计竞赛中的滚球控制系统（B题）。该系统采用了正交摇臂支撑结构来保持平板的平衡，用于控制小球的滚动。正交摇臂支撑结构由固定在中心的AC杆和两端的舵机组成，设计的关键在于确保平板在不同角度下不会接触到地面。 在描述中提到，AB是平板长度的一半，即32.5cm，当AC杆过短或者角度过大时，平板边缘可能会触地。计算中涉及的关键参数是极限角θ，当平板向下旋转到这个角度时，边缘刚好触及地面。这个条件下的高度h需要满足一定的数学关系，但具体的计算公式并未给出。 在实际的系统设计中，采用了树莓派进行图像处理，通过高清摄像头捕捉小球位置，并将信息传递给STM32F103控制器。控制器依据这些信息产生PWM波，控制舵机转动，调整平板的角度，从而使小球保持在预定位置，形成闭环控制。 系统理论分析部分包括了运动轨迹的仿真计算和正交摇臂支撑数据的计算。运动轨迹的仿真计算可能涉及小球的物理动力学模型，通过PID控制器调整小球的滚动路径，减少超调量，确保运动精度。正交摇臂支撑数据的计算则可能涉及到几何和力学的分析，计算在不同角度下平板的稳定性以及舵机需要提供的扭矩。 在电路和程序设计中，电路设计涵盖了电源模块、采集模块和执行模块的硬件连接，而程序设计则包括了程序功能描述、设计思路以及程序流程图，这些都确保了系统的正常运行和对小球运动的有效控制。 测试方案和结果展示了系统的性能，包括实际运行时间、技术指标的符合程度以及对题目要求的执行效果。通过参数计算和执行机构控制算法，系统能够准确检测小球的位置并做出相应反应，实现了比赛要求的动作。 正交摇臂支撑数据的计算是这个电子设计项目的核心，它结合了机械结构、控制系统和计算理论，以解决实际的工程问题。这种设计方法在保持系统稳定性的同时，简化了控制复杂性，适用于需要精确控制的小型平台应用。