全国大学生电子设计大赛：滚球控制系统设计

"2017年全国大学生电子设计大赛B题‘滚球控制系统’的一等奖获奖报告，该系统采用正交摇臂支撑结构，利用彩色高清摄像头、树莓派、STM32F103控制器以及PWM波控制舵机，实现对小球位置的精确调整，形成闭合反馈回路。" 本文详细介绍了2017年全国大学生电子设计大赛B题——滚球控制系统的实现过程。这个系统主要用于控制小球在平板上的运动，通过一系列精密的设计和计算，确保了系统的性能满足比赛要求。 1. **系统方案** - 该系统由采集模块、处理模块、执行模块和电源模块构成，核心采用了正交摇臂支撑结构，以确保稳定性，并简化控制。经过对比，选择了方案三，即正交摇臂支撑结构，因为它具有良好的稳定性，同时控制相对简单。 - 控制系统方面，最终选择了STM32F103作为主控制器，因为其拥有丰富的资源，处理速度快，适合高精度的运动控制需求。 2. **系统理论分析与计算** - 运动轨迹的仿真计算：为了精确控制小球的运动，进行了运动轨迹的仿真，为后续的PID控制提供了理论基础。 - 正交摇臂支撑数据计算：计算了支撑结构的相关数据，确保结构的稳定性和运动的准确性。 3. **电路与程序设计** - 电路设计：包括了摄像头的连接、树莓派图像处理电路、STM32F103控制器电路以及舵机驱动电路等，确保信号传输和控制的正常运行。 - 程序设计：程序功能主要包括图像信息处理、PID算法实现、PWM波生成以及舵机控制。程序流程清晰，便于调试和优化。 4. **测试方案与测试结果** - 测试方法：通过模拟小球的运动情况，检验系统的响应速度、控制精度和稳定性。 - 测试结果与分析：系统能够准确地完成所有技术指标，实际运动时间控制在规定范围内，能按照预设指令控制小球运动。测试分析显示，系统的控制算法有效，驱动机制稳定。 这个滚球控制系统展现了参赛团队在电子设计、机械结构设计、图像处理、控制算法和硬件集成等方面扎实的技术实力。通过精确的计算和反复的实验验证，他们成功地构建了一个能够实时反馈并精确控制小球运动的智能系统。