2007年电子设计大赛F题（小车跷跷板）分析

ziranren

2007年电子设计大赛F题（小车跷跷板）分析 [复制链接]

首先看基本要求： 第一点：从第一点看出车的速度要求，抛开车身长度，从A点出发后要到达C点，最小平均车速应该在750mm/30S=25mm/S以上，市售的小车很难达到这样的速度，因此需要使用PWM调速或者减速机构。以四驱车为例，四驱车有很高的传动比，仅使用PWM调速会是电机转矩缩小，因此仅仅使用PWM调速可能会引起转矩不足，不能爬上跷跷板的问题，因此还需要配合减速机构来使用。建议车速能够在0mm/S到100mm/S之间可调，也不要直接使用四驱车等车的传动机构，而是增加一级减速齿轮。同时，由于平衡是一个动态过程，电机还需要反转控制。 因此，电机的控制电路可以使用晶体管构建H桥驱动，或者使用专用的驱动芯片如L298。 第二点：要是车能够平衡在某一点上，最重要的一点，需要使用传感器来车辆车的水平，在大赛给出的材料中有角度传感器，直接使用角度传感器来测量车体水平方向和铅垂方向的角度自然是最好的方式，一来传感器灵敏度合适，响应速度好。但是也许收一些条件限制，无法使用角度传感器。 这些天也一直有人在问角度传感器的问题，笔者有两个可以建议的简单方法： 虽然精度不如角度传感器，但由于是直接光电传感器，数字信号的处理省去了复杂的调理电路和AD采样电路（笔者没有使用过角度传感器，不知道是否需要使用调理电路和AD电路） 方法一：使用铅垂线+光折断器。 市售的光折断器的尺寸小的能在5mm左右，也就是说，能检测到5mm的尺寸变化，按照大赛对平衡要求，平衡时平衡夹角Υ正切值为40/1600=1/40，也就是说，如果需要到达5mm的检测精度，需要使用200mm高的铅垂线，需要更高的精度，可以通过提高铅垂线的长度来实现。假设使用3个光折断器来检 测（中间的为A号，两侧为L/R号），并假设车启动前铅垂线的位置是中间的光折断器上（即中间光折断器被折断），理论上不考虑铅垂线的单摆运动是，我们可以认为中间的光折断器被折断时，车处于平衡位置。由于使用的铅垂线会做单摆运动，我们可以认为当铅垂线两侧摆幅一致时认为已经达到平衡，通过测量单摆从A-L，以及A-R的时间来分析单摆中心的偏移角度，如果算法过于复杂，也可以通过设置时限的方式来判断单摆是否位于A号折断器位置。如果单摆在规定的时间内不通过L和R，及可以认为单摆摆副小于平衡夹角Υ，可认为车达到平衡。 方法二：使用水平仪+光折断器。 水平仪大家应该都知道，该方法和方法一原理一相同，只是将单摆改成了水平移动的气泡而已。 第三点：当车向B端行进时，需要停留在B端边缘，最关键的就是要防止车掉下跷跷板，那么就需要知道车的停止位置，方法有二： 一是使用反射式光电传感器来检测跷跷板的边沿，这个方法应该是非常简单可靠的了，一般都知道怎么实现； 二是使用光电传感器或磁传感器对车本身计算前进的距离来实现准确位置的停车，由于车在平衡过程中需要前后运动，因此，对车轮转数的计量需要使用辩向记数的方法来实现（即要计前进还要计后退）。 关于其他，配重的选择也很重要，属于杠杆类的基本物理知识了，只要你的车在上面不会自己滑下来就好了。呵呵。 第四点和第五点：计时的东西就很简单了，而且精度要求不高，偶就不在赘述了。 在此抛砖引玉，欢迎大家参与讨论。

 

护花使者

这可是我哥从早上就开始总结的帖子啊,大家看了的话就留个脚印呀~~

 

fengneedning

分析的很好 ，可惜本人能力有限，铅垂线的没 太看懂，

 

backfire

谢谢

 

vivkele

牛啊…… 我顶先……

 

ziranren

铅垂知道？一根绳子加个重物，就单摆啊．

leesust

顶！

zlh331573039

bucuo :(

lwxqy

可是有个问题 重物是一个还是两个？ 是要求一个先放在任意位置，然后执行发挥部分的1、2点，然后把另一个重物放在固定位置执行发挥部分的第三点，还是1、2点不用重物，就只是第三点要一个固定位置的重物？

zqs0394

很好 多谢啦

notangel

~~~~~~我想要专科的题目分析..................

ziranren

TO 9F: 重物是一个,大小已能遮挡一个光折断器为最佳,我这里说的是基本部分,后面的部分我还指望大家一起来谈论呢.在基本部分,是不考虑其他干扰因素的,只认为小车的运动轨迹是一个铅垂面.

ziranren

TO 11F 专职的差不多啊,传感器都出来了,只是应用程序不太一样了啊.

ANQIQIUZHANG

能给一下光者断器的型号吗 楼主 谢谢拉

ANQIQIUZHANG

你说的是不是就是光电对管啊??

vivkele

重物当然是两个了啊

quehuakun

ding ding ............

bwfw2007

我用超声波来测量离地面的距离来去定是否达到平衡，不知道可不可行！

jogoskooo

楼主能不能分析一下Ｄ程控滤波器啊　　非常感谢

white5502

留个脚印