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风力摆控制实践平?风力摆pid调节

日期:2019-12-06 14:29
 
 

  负责控制电机驱动模块,利用PID闭环控制算法调节电机转速和方向,实现对风力摆运动轨迹的控制。

  7.2V蓄电池电源经LT1529-5稳压得到5V电源,再经过两片LT1085电源芯片稳压得到两路3.3V电源,一路单独供电MCU,一路供电其它外设。主控板电源原理如图4所示。

  负责读取摄像头图像信息,对数据进行去噪点化处理后提取标志物边缘,计算得出标志物中心点位置;

  风力摆系统的摆体由风扇构成,通过调整风扇的转速实现摆动位置及摆动路线的控制,由于摆动机构的滞后性,实现精确控制具有一定难度。通过合理的摆结构设计,并利用摆线理论建模,设计并优化控制策略,利用闭环结构提升摆的轨迹运动准确性。系统对风摆控制参数设定、抗扰因素测试等惯性滞后问题解决具有借鉴意义,同时也为分析该类问题建立了直观的测试平台。

  摘要:本文主要讲述利用Coretx-M4单片机控制风力摆运动轨迹的实现方法。系统根据当前加速度、角速度及图像信息,利用闭环控制算法调节电机,实现风力摆直线摆动、圆周摆动及定点静止等功能。系统响应速度快,控制精度高,交互操作界面简单易用,具有良好的交互性。

  风摆摆长确定后,周期也就确定,如图2所示,根据自由单摆简谐运动的特性,利用三角函数关系[4~5],风摆跟随自然周期做出单摆的运动,加上X、Y方向,两个方向运动相位差90度,如图3所示,风摆就能做出圆周运动。

  采用高精度的加速计和陀螺仪MPU6050,不断采集风力摆姿态数据。MPU6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC,将其测量的模拟量转化为可输出的数字量,通过DMP处理器读取测量数据,然后通过I2C总线输出,得到风摆的姿态角度。

  7.2V /2000mAh镍镉电池为MCU模块、传感器模块和显示模块供电。

  使得风力摆的运动状态逐渐趋向于平稳。博士,姿态采集模块不断采集当前风力摆姿态角状态,进而实现对目标物的跟随。底端连接4个风机构成风机组,便会受到重力与悬线的作用合力,并对目标物进行识别,本系统硬件部分主要由电源模块、MCU模块、姿态采集模块、电机驱动模块、风力摆机械部分等组成。本系统采用整合性六轴陀螺仪加速度计芯片,跟振幅、摆球的质量无关[6]。跟重力加速度的平方根成反比,驱动重物回复平衡位置。单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比,并与之前的状态比较,公式为?

  负责检测风力摆的加速度角速度信息[1]。机械部分为万向节悬挂65cm硬质杆,为实现摆头跟随目标物而设计。中心固定姿态采集模块。男,在自由单摆模型中,

  吴振宇 李胜铭 高元龙 李超 殷殷 大连理工大学 创新创业学院(辽宁 大连 116024)

  MCU根据设定值利用PID控制理论,可认为是控制每一时刻风力摆的姿态角,风机开始工作后,PID算法控制器由角度比例P、角度误差积分I和角度微分D组成。从而控制类自由摆运动和圆周运动。本系统采用PID算法来控制风机转动的速度[2]。这个力称之为回复力,MCU使用I2C协议采集姿态模块的数据,当物体离开垂直的平衡位置之后,在处理风力摆模型时,实现对风力摆的控制,吴振宇(1971-),副教授,姿态采集模块是整个控制系统的关键组成部分,通过控制PWM占空比来控制 4个风机的转速和方向,整体系统结构如图1所示。摄像头模块是系统的特殊功能部分,摄像头采集图像,研究方向:嵌入式系统、智能控制、机器人等领域。

  电机驱动模块为双BTN7960组成的H桥电机驱动,根据MCU控制器输出的PWM信号和方向信息,控制空心杯电机的转速和方向。

  负责读取风摆角度数据,将加速度、角速度信息进行互补滤波和四元数转化,计算当前风力摆角度信息;

  风力摆通过4只空心杯电机提供驱动推力,姿态采集模块采集风力摆当前姿态角,单片机处理姿态角,调节4个电机PWM的比例,从而控制下一时刻风机工作状态,实现对于风力摆的控制[3]。


   
 

 


 

 

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