运动控制系统的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解运动控制系统的基本概念、组成和分类。
2. 学生能掌握运动控制系统中常见传感器的原理和应用。
3. 学生能描述运动控制系统的执行机构工作原理及其特点。
4. 学生了解运动控制算法的基本原理，如PID控制、模糊控制等。
技能目标：1. 学生具备运用所学知识分析和解决实际运动控制问题的能力。
2. 学生能设计简单的运动控制系统，并进行仿真实验。
3. 学生能熟练使用相关软件和工具进行运动控制系统的调试与优化。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对运动控制系统相关技术的兴趣，激发学习热情。
2. 学生养成合作、探究的学习习惯，培养团队协作精神。
3. 学生认识到运动控制系统在工程实际中的应用价值，增强社会责任感。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级学生的专业课程，旨在帮助学生掌握运动控制系统的基本原理、设计方法和实际应用。
学生特点：学生已具备一定的电子、电气和控制系统基础，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和创新能力培养。
通过本课程的学习，使学生具备运动控制系统设计、调试和应用的能力。
教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 运动控制系统概述- 运动控制系统的基本概念、组成和分类- 运动控制系统的发展及应用领域2. 运动控制系统传感器- 常见运动控制传感器的工作原理、特性及应用- 传感器的选型及接口技术3. 执行机构- 电动伺服电机、步进电机、液压气动执行机构的工作原理及特点- 执行机构的控制策略及性能分析4. 运动控制算法- PID控制算法原理及其在运动控制中的应用- 模糊控制、神经网络等其他先进控制算法介绍5. 运动控制系统设计- 系统建模、控制器设计及仿真- 硬件在环（HIL）仿真与实验- 运动控制系统调试与优化6. 运动控制系统实例分析- 分析典型运动控制系统的设计过程及解决方案- 案例教学，培养学生的实际操作能力教学内容安排与进度：- 第1周：运动控制系统概述- 第2-3周：运动控制系统传感器- 第4-5周：执行机构- 第6-7周：运动控制算法- 第8-9周：运动控制系统设计- 第10周：运动控制系统实例分析教材章节关联：本课程教学内容与教材中第3章“运动控制系统”相关内容相衔接，涵盖第3章中的3.1-3.5节。
电赛控制类所需要的模块电赛控制类所需要的模块是指在电子竞赛中，控制类比赛项目所需的硬件和软件模块。
这些模块通常被用于实现对物理设备的控制和数据处理。
下面将介绍几个常用的模块，希望对电赛参赛选手有所指导。
首先是运动控制模块。
在电赛中，我们经常会需要对机械或电动设备进行运动控制，如机械臂的运动、小车的轨迹规划等。
这时，我们可以使用类似于伺服电机控制器或步进电机驱动器这样的模块来实现运动控制。
这些模块通常具有高精度、高速度和可靠性，可以根据指令实现对设备的准确定位和控制。
其次是传感器模块。
传感器模块用于感知周围环境的物理量，如温度、湿度、光强等。
在电赛控制类比赛中，我们常常需要获取与任务相关的各种物理量，以便做出相应的决策。
传感器模块可以将这些物理量转换成电信号，并通过模数转换器等技术转换为数字信号，供控制器进行处理和分析。
另外，通信模块也是电赛控制类项目中不可或缺的一部分。
通信模块可以实现控制器与其他设备之间的数据交换和通信。
常见的通信模块包括无线模块（如Wi-Fi、蓝牙、射频等）、有线模块（如以太网、串口等）和CAN、I2C、SPI等串行通信接口。
利用通信模块，我们可以实现远程控制、传感数据的传输和与其他设备的协作等功能。
此外，智能算法模块在电赛控制类项目中也扮演着重要角色。
智能算法模块包括控制算法、机器学习算法、图像处理算法等。
这些算法可以实现对传感器数据的处理和分析，从而更好地进行决策和控制。
通过智能算法模块，我们可以实现自动控制、路径规划、目标检测等高级功能。
最后，不可忽视的一个模块是电源模块。
电源模块为控制系统提供电能，保证各个模块的正常运行。
在电赛中，我们需要根据实际需求选择合适的电源模块，如直流电源、电池管理模块等。
同时，为了保证系统的稳定性，还需要考虑电源模块的过载保护、电源滤波等功能。
在进行电赛控制类项目的设计和实现时，我们可以根据具体需求选择合适的模块，并结合各个模块之间的接口和协议进行集成。
全国大学生电子设计竞赛培训系列教程《全国大学生电子设计竞赛培训系列教程——基本技能训练与单元电路设计》内容简介本书是全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之一——《基本技能训练与单元电路设计》分册。
全书共7章，主要介绍了“全国大学生电子设计竞赛”的基本情况、设计竞赛命题原则及要求、历届考题的类型、考题所涉及的知识面和知识点、竞赛培训流程，以及赛前、竞赛期间的注意事项等内容；并较详细地讲解了电子竞赛制作的基础训练、单片机最小系统和可编程逻辑器件系统设计制作；最后介绍了单元电路的工作原理、设计与制作。
本书内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，可作为高等学校电子信息科学与工程类专业、电气工程及自动控制类专业的大学生参加“全国大学生电子设计制作竞赛”的培训教材，也可作为各类电子制作、详程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术工程师的参考书。
前言全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司、信息产业部人事司共同主办的面向大学生、大专生的群众性科技活动，目的在于推动普通高等学校的信息电子类学科面向21世纪的课程体系和课程内容改革，引导高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，鼓励广大学生踊跃参加课外活动，把主要精力吸引到学习和能力培养上来，促进高等学校形成良好的学习风气，同时也为优秀人才脱颖而出创造条件。
全国大学生电子设计竞赛自1994年至今已成功举办了七届。
深受全国大学生的欢迎和喜爱，参赛学校、队和学生逐年递增。
全国大学生电子设计竞赛组委会为了组织好这项竞赛事，编写了电子设计竞赛获奖作品选编，深受参赛队员的喜爱。
有许多参赛队员和辅导教师反映，若能编写一部从基本技能训练、单元电路设计直至综合设计系列教程，那将是锦上添花。
2006年北京理工大学罗伟雄教授在湖南指导工作时也曾提出这个设想。
当时就得到了国防科技大学的领导和教员响应。
立即组建了“全国大学生电子设计竞赛培训系列教程编写委员会”。
全国大学生电子设计竞赛历年题目（1994－2011）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目三简易无线电遥控系统一、任务设计并制作无线电遥控发射机和接收机.1．无线电遥控发射机2．无线电遥控接收机二、要求1．基本要求（1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率.（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种.（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）.（4）遥控对象：8个,被控设备用LED分别代替,LED发光表示工作.（5）接收机距离发射机不小于10m.2．发挥部分（1）8路设备中(de)一路为电灯,用指令遥控电灯亮度,亮度分为8级并用数码管显示级数.（2）在一定发射功率下（不大于20mW）,尽量增大接收距离.（3）增加信道抗干扰措施.（4）尽量降低电源功耗.注：不能采用现成(de)收、发信机整机.三、评分意见电子设计大赛控制类题目汇总·控制类(de)题目均要注意外界(de)干扰.要采取一定(de)屏蔽措施.·涉及到电机时要考虑控制部分和电机部分,分开供电.双电源供电.将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路完全隔离,利用光电耦合传输信号.这样做虽然不如单电源方便灵活,但可以将电动机所造成(de)干扰彻底消除,提高了系统稳定性.·掌握各种算法.第三届（1997年）C题水温控制系统一、任务设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升净水,容器为搪瓷器皿.水温可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动控制,以保持设定(de)温度基本不变.二、要求1．基本要求（1）温度设定范围为40～90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃.（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制(de)静态误差≤1℃.（3）用十进制数码管显示水(de)实际温度.2．发挥部分（1）采用适当(de)控制方法,当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时,减小系统(de)调节时间和超调量.（2）温度控制(de)静态误差≤℃.（3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时,自动打印水温随时间变化(de)曲线.三、评分意见四、说明(1)加热器用1千瓦电炉.(2)如果采用单片机控制,允许使用已右(de)单片机最小系统电路板(3)数码显示部分可以便用数码显示模块.(4)测量水温时只要求在容器内任意设置一个测量点.(5)在设计报告前附一篇400字以内(de)报告摘要.赛题分析：一、赛题要点：水温(de)范围水温调节(de)误差水温变化(de)速度打印水温变化(de)曲线二、参考设计方案1、水温(de)测量.温度传感器（参考型号AD590K）2、加热水.用脉冲移相触发可控硅来调节加热丝有效功率.3、控制算法.采用分段非线性加积分分离PI算法进行温度控制.模糊控制算法三、一些设计中(de)创新1、加入报警装置,当温度变化过大时,报警.2、通过键盘在线打印曲线与数据.3、加入语音模块.四、设计中(de)注意事项若采用1000w电炉加热1L水,控制对象(de)数学模型难以准确确定,所以要通过实验总结其控制特性,以确定控制算法(de)各项参数.第五届（2001年）C题自动往返电动小汽车一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间(de)小汽车.允许用玩具汽车改装,但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）.跑道宽度,表面贴有白纸,两侧有挡板,挡板与地面垂直,其高度不低于20cm.在跑道(de)B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽(de)黑线,各段(de)长度如图1所示.二、要求1．基本要求（1）车辆从起跑线出发（出发前,车体不得超出起跑线）,到达终点线后停留10秒,然后自动返回起跑线（允许倒车返回）.往返一次(de)时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）.（2）到达终点线和返回起跑线时,停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差(de)测量值）.（3）D～E间为限速区,车辆往返均要求以低速通过,通过时间不得少于8秒,但不允许在限速区内停车.2．发挥部分（1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）.（2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）.（3）其它特色与创新.三、评分标准四、说明（1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置.（2）车辆（含在车体上附加(de)任何装置）外围尺寸(de)限制：长度≤35 cm,宽度≤15cm.（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、要求往返一次(de)时间最短,中间有限速区,接近终点也要减速,故要时时对小车(de)速度进行调整.2、限速区低速通过,接近终点要减速.故要准确判断加速减速(de)区域,即要精确定位.3、前轮方向要有纠偏装置,防止小车撞到挡板.4.、车速、行驶距离要显示.二、参考设计1、控制系统.采用两片单片机分工协作.2、车速和距离(de)检测.检测仪器应安装在前轮.因为后轮刹车时易打滑和反转.○1断续式光电开关.由于该开关是沟槽结构,可以将其置于固定轴上,再在车轮上均匀地固定多个遮光条.让其恰好通过沟槽,产生一个个脉冲.通过脉冲(de)计数,对速度进行测量.○2开关式霍尔传感器.该器件内部由三片霍尔金属相组成,当磁铁正对金属板时,出于霍尔效应,金属板发生横向导通,因此可以在车轮上安装磁片、而将霍尔集成片安装固定在轴上,通过对脉冲(de)计数进行车速测量.○3光电码盘.3、路面黑线检测.○1脉冲调制(de)反射式红外发射—接收器○2光电传感器.传感器(de)放置位置可以使小车底部(de)前中后,也可以是小车前面.根据不同(de)位置,采用不同(de)算法分析.4、停车方案.满速前进,临近终点反向制动．到终点后再反向制动断电即停.5、限速方案.反向制动-----正向驱动-----反问驱动------正向驱动(de)循环驱动过程.该方案通过单片机精确(de)驱动信号,使反向制动时间小于正向驱动时间,以达到小车总体向前缓速前进.6、避免小车碰壁(de)方案.○1超声波传感器.超声波传感器可以给CPU提供足够精确(de)位置信息,使得CPU可以根据该信息精确调整小车(de)运行方向和状态,使小车在运行时达到最小(de)横向抖动.单片机根据发射和接收到超声波(de)时间差判断小车离挡板(de)长度,根据这个数据发出前轮左转、右转或保持方向(de)指令．从而实现自动校正行车路线,少撞墙而快速地往返.○2光电传感器完成对左右挡板(de)检测.同时为了减小车与挡板相撞时(de)摩擦,可以在车体(de)四个角加装四个小滑轮.三、设计中(de)亮点1、加入语音模块.2、可以用实验(de)方法确定脉冲宽度(de)工作频率.3、加装车灯,指示行驶状态.4、刹车时,加入自动防抱死（ABS）环节.第六届（2003年）简易智能电动车（E题）一、任务设计并制作一个简易智能电动车,其行驶路线示意图如下：二、要求1、基本要求（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线）,沿引导线到达B点.在“直道区”铺设(de)白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等(de)薄铁片.电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息,并实时存储、显示在“直道区”检测到(de)薄铁片数目.（2）电动车到达B点以后进入“弯道区”,沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）.C点下埋有边长为15cm(de)正方形薄铁片,要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒,停车期间发出断续(de)声光信息.（3）电动车在光源(de)引导下,通过障碍区进入停车区并到达车库.电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触.（4）电动车完成上述任务后应立即停车,但全程行驶时间不能大于90秒,行驶时间达到90秒时必须立即自动停车.2、发挥部分（1）电动车在“直道区”行驶过程中,存储并显示每个薄铁片（中心线）至起跑线间(de)距离.（2）电动车进入停车区域后,能进一步准确驶入车库中,要求电动车(de)车身完全进入车库.（3）停车后,能准确显示电动车全程行驶时间.（4）其它.三、评分标准试数据及测试结果分析实际完成情况50发挥部分完成第（1）项15 完成第（2）项17 完成第（3）项8 其它10四、说明1、跑道上面铺设白纸,薄铁片置于纸下,铁片厚度为～.2、跑道边线宽度5cm,引导线宽度2cm,可以涂墨或粘黑色胶带.示意图中(de)虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上.3、障碍物1、2可由包有白纸(de)砖组成,其长、宽、高约为50cm12cm6cm,两个障碍物分别放置在障碍区两侧(de)任意位置.4、电动车允许用玩具车改装,但不能由人工遥控,其外围尺寸（含车体上附加装置）(de)限制为：长度≤35cm,宽度≤15cm.5、光源采用200W白炽灯,白炽灯泡底部距地面20cm,其位置如图所示.6、要求在电动车顶部明显标出电动车(de)中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、小车(de)尺寸限制.2、全程行驶时间限制,弯道速度要适宜.3、检测到薄片且能显示金属薄片到起跑线(de)距离.4、在C处停留5秒,停车期间发出断续(de)声光信息计时.5、停车后,显示全程行驶时间.6、注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.二、参考设计整个系统可以分为以下几个模块：线路跟踪金属检测光源检测避障电路路程计算模块1、路程计算.○1光电传感器○2霍尔开关（霍尔传感器）2、线路跟踪.○1脉冲调制(de)反射式红外发射接收对管.启动时,小车跨骑在黑线上.两个红外发射接收对管,分别安装在黑线(de)两侧(de)白色区域,输出为低电压,当走偏,位于黑线上时,输出为高电压.因黑线较窄（2cm）,为及时调整车(de)方向,选择比较器(de)阀值为,即黑白相间(de)位置,即开始调整.○2光电传感器.用三只光电开关.一只置于轨道中间,两只置于轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间(de)一只光电开关脱离轨道时,等待外面任一只检测到黑线后,做出相应(de)转向调整,直到中间(de)光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶.○3色标传感器.在小车(de)中部平行装有两个色标传感器,采用查询检测(de)方法对黑线进行检测3、金属检测.○1电感式接近开关.当金属物体接近开关(de)感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速作出反应○2金属探测传感器（涡流型铁金属探测传感器,参考型号LJ18A3-Z/BX）4、光源检测.光敏电阻（光敏传感器）.只用三到五只光敏电阻就可以达到目(de),只是因其对光非常敏感,所以必需为每只光敏电阻加上黑色隔离板.在各光敏电阻间用隔板隔开如此摆放可以很好(de)解决探测光源方位(de)难题,从而正确控制小车(de)转向．当小车行驶方向朝向光源时,中间电阻阻值为低,当小车偏移光源方向时,由于光敏电阻间挡板(de)遮拦作用,两侧(de)电阻定有一侧为低.参考摆放位置如下图5、避障电路.注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.故设计避障电路时,可以先寻找光源,当找到光源后,再检测障碍物,调整前进方向.这样做,可以节省时间.○1超声波测距.采用超声波传感器探测障碍物.超声波传感器安装于小车前端,在规定(de)检测距离内,当探测到障碍物时,超声波传感器给出脉冲信号至单片机,单片机检测到该信号后,调整小车方向,以控制小车准确(de)绕过障碍物.○2反射式红外传感器○3采用试验(de)方法,确定一条比较精确(de)路线,让单片机记住（通用性差,但节省时间）三、设计中(de)一些亮点发挥1、因为涉及(de)模块比较多,故要用多片单片机协作工作.最好增加一个时钟模块,统一系统时间.2、软件降温.在长转弯过程中通过设置前端转向电机间隙停转以达到降温(de)目(de).3、弯道要减速.4、增加车顶彩灯等装饰,更加人性化.附：参考元件安装方位第七届（2005年）悬挂运动控制系统（E题）一、任务设计一电机控制系统,控制物体在倾斜（仰角≤100度）(de)板上运动.在一白色底板上固定两个滑轮,两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮(de)吊绳控制一物体在板上运动,运动范围为80cm×100cm.物体(de)形状不限,质量大于100克.物体上固定有浅色画笔,以便运动时能在板上画出运动轨迹.板上标有间距为1cm(de)浅色坐标线（不同于画笔颜色）,左下角为直角坐标原点,示意图如下.二、要求1、基本要求：（1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；（2）控制物体在80cm×100cm(de)范围内作自行设定(de)运动,运动轨迹长度不小于100cm,物体在运动时能够在板上画出运动轨迹,限300秒内完成；（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm(de)圆周运动,限300秒内完成；（4）物体从左下角坐标原点出发,在150秒内到达设定(de)一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm).2、发挥部分（1）能够显示物体中画笔所在位置(de)坐标；（2）控制物体沿板上标出(de)任意曲线运动(见示意图),曲线在测试时现场标出,线宽～,总长度约50cm,颜色为黑色；曲线(de)前一部分是连续(de),长约30cm；后一部分是两段总长约20cm(de)间断线段,间断距离不大于1cm；沿连续曲线运动限定在200秒内完成,沿间断曲线运动限定在300秒内完成；（3）其他.三、评分标准四、说明1、物体(de)运动轨迹以画笔画出(de)痕迹为准,应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合,同时尽量缩短运动时间；2、若在某项测试中运动超过限定(de)时间,该项目不得分；3、运动轨迹与预期轨迹之间(de)偏差超过4cm时,该项目不得分；4、在基本要求(3)、(4)和发挥部分(2)中,物体开始运动前,允许手动将物体定位；开始运动后,不能再人为干预物体运动；5、竞赛结束时,控制系统封存上交赛区组委会,测试用板(板上含空白坐标纸)测试时自带.赛题分析：一、题目要点要求概述：寻点画线画圆画一般曲线寻轨1、板是倾斜(de),则在考虑物体(de)运动时只考虑一边即可.2、悬挂物体(de)质量>=100g,要考虑电机(de)功率是否满足.3、各种运动均有时间限制,则要考虑控制系统(de)运算速度是否能够满足.4、因为涉及平面上(de)运动,画直线、圆等,要多多结合数学知识.二、设计系统时(de)注意事项：1、误差(de)分析与补偿.误差来源有,电动机(de)惯性、绳子(de)收缩、坐标(de)计算等.补偿方法有多次测量后修改程序中(de)参数,通过程序修正；选用材料时使用到对系统影响小(de)；采用更优(de)算法.2、电机(de)保护.可以在L298N外围接续流二极管,保护电机.3、考虑光电传感器(de)灵敏度问题,加比较器,使输出一致.三、设计参考1、寻点画线采用数学上(de)坐标间(de)关系,计算出两条绳子收放(de)长度,进而转换为步进电机(de)转数.2、画圆○1采用多边形逼近方法,等分圆周,计算出每一点(de)坐标值,利用画直线(de)方法画每一小段.○2也是分割(de)思想,不过是分割圆(de)转角,一般以1°为单位分割,计算从起点到终点每隔1°(de)点(de)直角坐标.3、寻迹○1采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)边上.○2采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)底部.○3寻迹(de)算法,根据传感器位置(de)不同,采用不同(de)算法.4、利用光电耦合器隔离控制部分和电动机电路.5、画图时可采用逐点逼近(de)方法,减小误差.6、设计(de)一些特点,发挥○1加入语音提示○2利用视频识别采集黑线信息○3LED(de)亮灭提示两电机(de)工作状态.○4加入电机测速模块,尽量通过算法使两电机同时完成转动,这样画出(de)曲线更光滑.第八届（2007年）小车跷跷板（F题）一、任务设计并制作一个电动车跷跷板,在跷跷板起始端A一侧装有可移动(de)配重.配重(de)位置可以在从始端开始(de)200mm～600mm范围内调整,调整步长不大于50mm；配重可拆卸.电动车从起始端A出发,可以自动在跷跷板上行驶.电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示.二、要求1.基本要求在不加配重(de)情况下,电动车完成以下运动：（1）电动车从起始端A出发,在30秒钟内行驶到中心点C附近；（2）60秒钟之内,电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态,保持平衡5秒钟,并给出明显(de)平衡指示；（3）电动车从（2）中(de)平衡点出发,30秒钟内行驶到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不大于50mm）；（4）电动车在B点停止5秒后,1分钟内倒退回起始端A,完成整个行程；（5）在整个行驶过程中,电动车始终在跷跷板上,并分阶段实时显示电动车行驶所用(de)时间.2.发挥部分将配重固定在可调整范围内任一指定位置,电动车完成以下运动：（1）将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点 300mm以外、90°扇形区域内某一指定位置（车头朝向跷跷板）,电动车能够自动驶上跷跷板,如图3所示：（2）电动车在跷跷板上取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上；（3）将另一块质量为电动车质量10％～20％(de)块状配重放置在A至C间指定(de)位置,电动车能够重新取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上；（4）电动车在3分钟之内完成（1）～（3）全过程.（5）其他.三、说明（1）跷跷板长1600mm、宽300mm,为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式.（2）跷跷板中心固定在直径不大于50mm(de)半圆轴上,轴两端支撑在支架上,并保证与支架圆滑接触,能灵活转动.（3）测试中,使用参赛队自制(de)跷跷板装置.（4）允许在跷跷板和地面上采取引导措施,但不得影响跷跷板面和地面平整.（5）电动车(含加在车体上(de)其它装置)外形尺寸规定为：长≤300mm,宽≤200mm.（6）平衡(de)定义为A、B两端与地面(de)距离差d=∣dA -dB∣不大于40mm.（7）整个行程约为1600mm减去车长.（8）测试过程中不允许人为控制电动车运动.（9）基本要求（2）不能完成时,可以跳过,但不能得分；发挥部分（1）不能完成时,可以直接从（2）项开始,但是（1）项不得分.赛题分析一、题目要点以及实现时(de)注意点1、从A点出发到C点附近,有时间(de)限制,最小平均车速应该在750mm/30S=25mm/S以上.2、寻找平衡点有时间(de)限制,故平衡点(de)判断方法要简单方便,同时还要求控制系统对信息(de)处理速度要快.3、电动车找到平衡后还要保持平衡5秒以上,要注意防止跷跷板(de)抖动.4、电动车行驶到B点后要停留,此时要注意小车不能掉下来.因此要记录位置.5、小车(de)重量以及配重(de)重量均要适当选择.二、设计参考1、驱动方式(de)选择.因为有速度(de)要求而且在平衡点附近要精确定位,要有减速机构.可选择(de)电机有连续旋转伺服电机、直流减速电机、步进电机.2、平衡检测(de)选择.○1可选用单轴倾角传感器（参考型号SCA60C）可将传感器固定在小车上,并在轴上挂一个重锤.由于地球引力,重锤竖直向下,当小车行驶时,随车体倾斜位置变化,角度传感器输出也会有相应(de)变化,即可测出倾角.由于小车行驶时,重锤会有一定(de)摆动,要采用软件滤波.○2选用Accustar电子倾角传感器.电子倾角传感器是基于液态电容原理、无可动部件(de)敏感器件.当绕其灵敏轴旋转时,器件(de)电容值发生线性变化,通过电子线路将其转化为角度值输出,其精度比较高.3、发挥部分(de)寻迹,○1采用光电传感器○2反射式红外线传感器○3CCD摄像头4、定位测距.○1采用光电开关（参考型号TCST1030）和安装在车轮上(de)码盘实现计数进行测距.○2可采红外对管和编码盘.将一个转上孔(de)编码盘固定在转轴上,然后由红外对管检测编码盘(de)孔对红外线(de)阻通.通过在单位时间对其计数可计算出车辆行驶(de)瞬时速度,累计开关信号可以计算出小车行驶(de)距离.5、控制算法(de)选择.○1PID算法○2模糊控制算法○3仿人工智能算法三、设计中(de)一些亮点1、数字滤波.单片机通过ADC采集到(de)角度信号是离散(de),由于电机(de)控制脉冲,会对电子角度传感器产生干扰,所以采用数字滤波(de)方法进行数据处理.常见(de)数字滤波方法有程序判断法、中值滤波法、算数滤波法、加权平均滤波法、滑动平均值滤波法、低通滤波发和中位置滤波法.2、加入语音模块,更加人性化.3、主从单片机分工协作.。
