2017全国大学生电子设计竞赛:滚球控制系统与PID算法
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"2017年全国大学生电子设计竞赛是一个重要的比赛,旨在推动大学生的电子设计创新和技术实践。本文档是一份获奖论文,详细介绍了参赛团队设计的一个滚球控制系统,该系统利用K60单片机为核心,通过摄像头和MPU6050传感器对小球的位置和平台倾斜进行监测,并采用PWM调速和PID控制技术,使得小球能在平板上保持静止或按预设路径移动。文档包含了方案设计与论证、硬件设计和软件设计的详尽内容,为后来者提供了宝贵的参考材料。" 这篇文档的核心知识点包括: 1. **K60单片机**:K60是一款高性能的微控制器,广泛应用于各种控制系统。在这次设计中,它作为整个系统的主控芯片,负责接收传感器数据,执行控制算法,并驱动电机。 2. **摄像头**:作为系统的一部分,摄像头用于实时捕捉小球的位置,为控制算法提供输入信息,确保小球能准确地按照预期轨迹运动。 3. **MPU6050传感器**:这是一款集成的六轴陀螺仪和加速度计,用于测量平台的倾斜角度,为微控制器提供反馈,帮助调整平台姿态,保持小球稳定。 4. **PWM调速**:脉宽调制(PWM)是一种常用的技术,用于调节电机的速度和扭矩。在这里,它被用来控制电机转动的速度,以适应小球的不同运动需求。 5. **PID控制**:比例-积分-微分(PID)控制是一种经典的自动控制策略,通过结合当前误差、历史误差积分以及误差变化率的反馈,精确地调整舵机的输出,从而控制小球的运动状态。 6. **舵机**:舵机是控制系统中的执行元件,根据PID控制器的输出来调整其角度,以改变平板的倾斜,使得小球能够按照预定轨迹移动。 7. **方案设计与论证**:文档详细描述了方案的初步设计和选择,包括单片机和电机模块的选择,以及整体方案的合理性分析。 8. **硬件设计**:这部分涵盖了理论分析、硬件总体框架设计和各个单元电路的详细设计,如电源模块、传感器模块、驱动模块和电机模块。 9. **软件设计**:涉及到软件架构,包括小球检测和处理的算法,以及PID算法的具体实现,是实现系统控制逻辑的关键部分。 这份文档不仅展示了2017年全国大学生电子设计竞赛中一个优秀项目的实施细节,也体现了电子设计的创新思维和技术实践,对于学习和研究电子控制系统的读者来说,具有很高的参考价值。
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