風(fēng)力擺控制系統(tǒng)_圖文

1、風(fēng)力擺控制系統(tǒng)摘 要本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用風(fēng)力作為動(dòng)力的擺動(dòng)裝置控制系統(tǒng), 該系統(tǒng)是由單片機(jī)控制 模塊、姿態(tài)采集模塊、風(fēng)力擺模塊、顯示模塊、獨(dú)立按鍵以及風(fēng)力擺機(jī)械結(jié)構(gòu)組 成的。 本設(shè)計(jì)采用了 MSP430F149為單片機(jī)控制直流風(fēng)機(jī); 電子陀螺儀 MPU6050采集風(fēng)力擺姿態(tài)角;獨(dú)立按鍵來(lái)切換各個(gè)工作狀態(tài);激光筆來(lái)顯示擺動(dòng)的軌跡; LED 燈顯示運(yùn)動(dòng)是否達(dá)到要求。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力擺做直線擺動(dòng), 且擺動(dòng)長(zhǎng)度、 角度可設(shè)定; 快速制動(dòng); 在有無(wú)干擾的情況下畫(huà)圓的要求, 本系統(tǒng)較好的完成了 題目所給的指標(biāo)。關(guān)鍵詞:風(fēng)力擺;直流風(fēng)機(jī);MSP430F149;電子陀螺儀1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)任務(wù)一長(zhǎng)約 60

2、cm70cm 的細(xì)管上端用萬(wàn)向節(jié)固定在支架上, 下方懸掛一組 (24 只直流風(fēng)機(jī),構(gòu)成一風(fēng)力擺,如圖 1 所示。風(fēng)力擺上安裝一向下的激光筆, 靜止時(shí),激光筆的下端距地面不超過(guò) 20cm 。設(shè)計(jì)一測(cè)控系統(tǒng),控制驅(qū)動(dòng)各風(fēng)機(jī) 使風(fēng)力擺按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng),激光筆在地面畫(huà)出要求的軌跡。圖 1.1 風(fēng)力擺結(jié)構(gòu)示意1.2設(shè)計(jì)要求1.2.1 基本要求(1 從靜止開(kāi)始, 15s 內(nèi)控制風(fēng)力擺做類似自由擺運(yùn)動(dòng),使激光筆穩(wěn)定地 在地面畫(huà)出一條長(zhǎng)度不短于 50cm 的直線段,其線性度偏差不大于2.5cm ,并 且具有較好的重復(fù)性;(2 從靜止開(kāi)始, 15s 內(nèi)完成幅度可控的擺動(dòng), 畫(huà)出長(zhǎng)度在 3060cm 間 可設(shè)置,

3、長(zhǎng)度偏差不大于2.5cm 的直線段,并且具有較好的重復(fù)性;(3 可設(shè)定擺動(dòng)方向, 風(fēng)力擺從靜止開(kāi)始, 15s 內(nèi)按照設(shè)置的方向 (角度 擺動(dòng),畫(huà)出不短于 20cm 的直線段;(4 將風(fēng)力擺拉起一定角度(3045放開(kāi), 5s 內(nèi)使風(fēng)力擺制動(dòng)達(dá)到 靜止?fàn)顟B(tài)。 1.2.2 發(fā)揮部分(1 以風(fēng)力擺靜止時(shí)激光筆的光點(diǎn)為圓心, 驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺用激光筆在地面畫(huà) 圓, 30s 內(nèi)需重復(fù) 3 次; 圓半徑可在 1535cm 范圍內(nèi)設(shè)置, 激光筆畫(huà)出的軌跡 應(yīng)落在指定半徑2.5cm 的圓環(huán)內(nèi);(2 在發(fā)揮部分(1后繼續(xù)作圓周運(yùn)動(dòng),在距離風(fēng)力擺 12m 距離內(nèi)用 一臺(tái) 5060W 臺(tái)扇在水平方向吹向風(fēng)力擺,臺(tái)扇吹 5s

4、 后停止,風(fēng)力擺能夠在 5s 內(nèi)恢復(fù)發(fā)揮部分(1規(guī)定的圓周運(yùn)動(dòng),激光筆畫(huà)出符合要求的軌跡;(3 其他。2方案論證與設(shè)計(jì)2.1總體方案描述本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)示意主視圖與俯視圖如下圖 2.1所示, 為了實(shí)現(xiàn)題目中的要求, 我們?cè)诔跏键c(diǎn) O 處 14號(hào)直流風(fēng)機(jī)全部開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn), 1、 3號(hào)直流風(fēng)機(jī)用來(lái)調(diào)節(jié)垂 直于運(yùn)動(dòng)方向上的距離, 使其擺動(dòng)時(shí)偏差不超過(guò)允許范圍; 2、 4號(hào)直流風(fēng)機(jī)同時(shí) 運(yùn)轉(zhuǎn), 但轉(zhuǎn)速不同, 使風(fēng)力擺向風(fēng)速小的方向運(yùn)動(dòng)。 風(fēng)力擺無(wú)法直接運(yùn)動(dòng)到指定 位置, 所以需要多次擺動(dòng), 每次到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)將其推向另一側(cè), 最終使其實(shí)現(xiàn)擺 動(dòng)。 采用姿態(tài)采集模塊來(lái)測(cè)量擺動(dòng)角度, 進(jìn)而推斷畫(huà)線長(zhǎng)度; 通過(guò)幾個(gè)在

5、直流風(fēng) 機(jī)的合力使風(fēng)力擺向任意指定方向擺動(dòng); 改變各個(gè)直流風(fēng)機(jī)的風(fēng)速使其盡快制動(dòng)。 調(diào)節(jié)各個(gè)風(fēng)機(jī)使其在有無(wú)干擾的情況下完成畫(huà)圓功能。圖 2.1 結(jié)構(gòu)示意主視圖與俯視圖根據(jù)上述描述,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖 2.2所示,分為單片機(jī)控制、姿態(tài) 采集、 直流風(fēng)機(jī)三大模塊。 本系統(tǒng)采用姿態(tài)采集模塊對(duì)角度進(jìn)行測(cè)量, 采用單片 機(jī)采集數(shù)據(jù), 并對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行控制, 進(jìn)而控制直流風(fēng)機(jī)。 本系統(tǒng)可以通過(guò) 獨(dú)立按鍵切換工作模式。 圖 2.2 系統(tǒng)框圖2.2微處理器模塊的比較和論證方案 1:51系列單片機(jī),是 8位單片機(jī),體積小,低功耗,控制能力強(qiáng),擴(kuò) 展靈活,使用方便。但是其運(yùn)行速度很慢, (因?yàn)槭?CISC

6、(集中指令結(jié)構(gòu),而 且芯片為了抗干擾采用了 12分頻的方法 、所有的 I/0口都是準(zhǔn)雙向口,I/0口 的驅(qū)動(dòng)能力弱。方案 2:MSP430F149單片機(jī),是 16位單片機(jī),處理能力強(qiáng),超低功耗,并 且運(yùn)算速度快。 本設(shè)計(jì)需要多個(gè)電機(jī)輪流控制, 并對(duì)時(shí)間精度要求高, MSP430F149能夠滿足要求。因?yàn)?MSP430F149運(yùn)算速度足夠快,能夠?qū)崿F(xiàn)題目要求,相比較之下選擇方 案 2。2.3直流風(fēng)機(jī)組合方式的比較和論證方案 1:使用兩個(gè)直流風(fēng)機(jī),直接將兩個(gè)直流風(fēng)機(jī)固定在擺桿的下方,兩個(gè) 直流風(fēng)機(jī)成十字交叉狀如圖 2.3所示。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于負(fù)載輕、操作簡(jiǎn)單, 可以直接由兩個(gè)直流風(fēng)機(jī)分別負(fù)責(zé)兩個(gè)

7、軸上的擺動(dòng), 不過(guò)風(fēng)力擺的狀態(tài)微調(diào)和快 速制動(dòng)不易實(shí)現(xiàn)。擺桿風(fēng)機(jī) 1風(fēng)機(jī) 2圖 2.3 兩個(gè)直流風(fēng)機(jī)組合示意圖方案 2: 使用四個(gè)直流風(fēng)機(jī), 用兩個(gè)矩形塑料板組成十字形, 分別將四個(gè)直 流風(fēng)機(jī)放置在四個(gè)點(diǎn)上如圖 2.4所示。 每個(gè)軸上由兩個(gè)直流風(fēng)機(jī)控制風(fēng)力擺的擺 動(dòng),可以很好地做到加速擺動(dòng)與快速制動(dòng),能夠更容易的實(shí)現(xiàn)題目的要求。圖 2.4 四個(gè)直流風(fēng)機(jī)組合示意圖 綜上所述, 因?yàn)樗膫€(gè)直流風(fēng)機(jī)的組合更容易擺動(dòng)與快速制動(dòng), 所以選擇方案 2。2.4姿態(tài)采集模塊的比較和論證方案 1:采用傾角傳感器 ADXL345,感應(yīng)傾斜偏差角度的,將數(shù)據(jù)反饋給 單片機(jī)。 操作簡(jiǎn)單、 編程較容易、 成本低, 但其誤

8、差較大, 不能滿足本設(shè)計(jì)要求。方案 2:采用電子陀螺儀 MPU6050測(cè)量角度。 MPU6050是全球首例整合 3軸加速度計(jì)和 3軸陀螺儀的 6軸模塊。內(nèi)置 16位的 A/D,輸出 16位的數(shù)據(jù)。 測(cè) 量范圍可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇,控制簡(jiǎn)單、方便。傾角傳感器的誤差較大,不能滿足設(shè)計(jì)要求,相比較之下選擇方案 2。2.5液晶顯示模塊的比較和論證方案 1:12864液晶顯示, 12864不僅能顯示數(shù)字符號(hào),還能顯示漢字與圖 形,操作方法與其他液晶顯示相似。但其體積較大,并且價(jià)格較高。方案 2:采用 1602液晶顯示, 1602能顯示字母、數(shù)字、符號(hào),功能上完全 滿足此系統(tǒng)的要求。相比于 12864,價(jià)

9、格更低,更適合本設(shè)計(jì)。綜上所述兩個(gè)液晶顯示模塊都能滿足設(shè)計(jì)要求, 但 12864的價(jià)格較貴, 所以 選擇方案 2。風(fēng)機(jī) 1風(fēng)機(jī) 2風(fēng)機(jī) 3風(fēng)機(jī) 43理論分析與計(jì)算3.1擺動(dòng)原理如圖 3.1為風(fēng)力擺擺動(dòng)受力分析圖, A 、 B 兩點(diǎn)為擺動(dòng)最高點(diǎn), 以 A 點(diǎn)為例, =0,風(fēng)力擺受到擺桿的拉力 、重力 G ,此時(shí)加速度如公式(3-1 ,因?yàn)?A 點(diǎn) 為最高點(diǎn),則此時(shí)角度為最大值,所以此時(shí)加速度 a 最大。若在此時(shí)風(fēng)機(jī)全速 運(yùn)轉(zhuǎn),給風(fēng)力擺施加與加速度 a 方向相同的力 F ,更容易使其加速,最終實(shí)現(xiàn)擺 動(dòng)。 B 點(diǎn)同理。a =(3-1圖 3.1 風(fēng)力擺擺動(dòng)受力分析圖在用激光筆畫(huà)設(shè)定長(zhǎng)度的直線時(shí),根據(jù)

10、設(shè)定長(zhǎng)度 CD 與已知長(zhǎng)度 MN ,可求 得其角度,計(jì)算公式如式(3-2 。采用陀螺儀檢測(cè)角度,當(dāng)角度達(dá)到時(shí),則 激光筆所畫(huà)直線已達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度。=arc tan (3-2 3.2PID 控制原理本設(shè)計(jì)采用 PID 算法來(lái)控制風(fēng)力擺的擺動(dòng), 使用陀螺儀實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前姿態(tài), 用其與前一個(gè)姿態(tài)、 前前一個(gè)姿態(tài)進(jìn)行比較, 觀察其變化趨勢(shì), 若變化趨勢(shì)是遠(yuǎn) 離設(shè)定姿態(tài), 則調(diào)節(jié)直流風(fēng)機(jī), 以改變風(fēng)力擺的變化趨勢(shì), 使風(fēng)力擺的狀態(tài)趨于 設(shè)定姿態(tài)。 PID 算法輸入與輸出的關(guān)系如式(3-3u(t= ( + ( +( (3-3 ABC D傳遞函數(shù)如式(3-4G (s = ( ( = + (3-4比例 P :對(duì)風(fēng)

11、力擺的角速度進(jìn)行比例調(diào)節(jié), 進(jìn)而對(duì)直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。 比例越大,直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越大,風(fēng)力擺的角速度越大。不過(guò)不能過(guò)大,否則會(huì) 造成超調(diào)。積分 I :對(duì)角度誤差進(jìn)行積分調(diào)節(jié),消除系統(tǒng)的穩(wěn)定誤差。本設(shè)計(jì)對(duì)風(fēng)力擺 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的速度要求較高,所以對(duì)角度誤差的積分調(diào)節(jié)要求不高。微分 D :微分調(diào)節(jié)反映風(fēng)力擺的角度變化率,即角速度。 微分調(diào)節(jié)具有預(yù)見(jiàn) 性,可以預(yù)見(jiàn)偏差的變化趨勢(shì),進(jìn)而超前控制系統(tǒng)?？梢詼p小調(diào)節(jié)時(shí)間。4系統(tǒng)硬件、軟件的實(shí)現(xiàn)4.1硬件實(shí)現(xiàn)4.1.1 微處理器電路本作品用的 MSP430F149最小系統(tǒng)電路如圖 4.1所示。圖 4.1 MSP430F149最小系統(tǒng)電路圖 4.1.2姿態(tài)采

12、集模塊電路本設(shè)計(jì)采用了 MPU6050陀螺儀進(jìn)行姿態(tài)采集, MPU6050通過(guò)處理器讀取 測(cè)量角度然后通過(guò)串口輸出,免去了用戶自己去開(kāi)發(fā) MPU6050 復(fù)雜的 C 協(xié) 議,同時(shí)精心的 PCB 布局和工藝保證了 MPU6050 收到外接的干擾最小,測(cè)量 的精度最高。模塊內(nèi)部自帶電壓穩(wěn)定電路, 可以兼容 3.3V/5V 的嵌入式系統(tǒng), 連接方便。 模塊保留了 MPU6050 的 C 接口,以滿足高級(jí)用戶希望訪問(wèn)底層測(cè)量數(shù)據(jù)的需 求。采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù),能有效降低測(cè)量噪聲,提高測(cè)量精度。模塊內(nèi)部 集成了姿態(tài)解算器, 配合動(dòng)態(tài)卡爾曼濾波算法, 能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境下準(zhǔn)確輸出模塊 的當(dāng)前姿態(tài), 姿態(tài)測(cè)量

13、精度 0.01 度, 穩(wěn)定性極高。 MPU6050角度測(cè)量電路圖如 圖 4.5所示。圖 4.2 MPU6050角度測(cè)量電路圖4.1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖如圖 4.3所示, L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電 壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用 15腳封裝。主要特點(diǎn)是:工作電壓高, 最高工作電壓可達(dá) 46V ;輸出電流大,瞬間峰值電流可達(dá) 3A ,持續(xù)工作電流為 2A ;額定功率 25W 。內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器,可以用來(lái)驅(qū) 動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、 繼電器線圈等感性負(fù)載; 采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控 制; 具有兩個(gè)使能控制端, 在不受輸入信號(hào)影響的

14、情況下允許或禁止器件工作有 一個(gè)邏輯電源輸入端, 使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作; 可以外接檢測(cè)電阻, 將變化量反饋給控制電路。 圖 4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖4.1.4 液晶顯示模塊電路本設(shè)計(jì)采用了 LCD1602液晶顯示模塊,其電路圖如圖 4.4所示。液晶顯示 的原理是利用液晶的物理特性, 通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制, 有電就有顯示, 這樣即可以顯示出圖形。 液晶顯示器具有厚度薄、 適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū) 動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)。圖 4.4 LCD1602電路圖4.2軟件實(shí)現(xiàn)4.2.1 主程序流程圖本設(shè)計(jì)的主程序流程圖如圖 4.3所示,本系統(tǒng)使用單片機(jī)為主控核心,采用 C 語(yǔ)言編

15、程,使用軟件讀取風(fēng)力擺角速度,加速度,傾斜角度等信息。它控制整 個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定協(xié)調(diào)的運(yùn)作, 完成不同軌跡的繪制。 系統(tǒng)各種功能主要通過(guò)在中斷中 調(diào)用具體的子函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖 4.3 主程序流程圖4.2.2 子程序流程圖 圖 4.4 畫(huà)圓程序流程圖 圖 4.5 畫(huà)線程序流程圖 圖 4.6設(shè)置擺動(dòng)方向程序流程圖 圖 4.7 鍵盤(pán)讀值程序流程圖5系統(tǒng)測(cè)試5.1測(cè)試儀器表 5.1 測(cè)試儀器序號(hào) 儀器名稱 備注1 秒表 測(cè)量擺動(dòng)時(shí)間2 直尺 測(cè)量擺動(dòng)長(zhǎng)度與誤差3 量角器 測(cè)量角度4 方向角度圖紙 判斷擺動(dòng)方向與距離5 臺(tái)扇 外界干擾5.2測(cè)試方案與結(jié)果5.2.1 風(fēng)力擺畫(huà)長(zhǎng)于 50cm 直線測(cè)試風(fēng)力擺從靜止

16、開(kāi)始做類似自由擺運(yùn)動(dòng), 激光筆在地面上畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡, 直至 畫(huà)出一條長(zhǎng)于 50cm 的直線,記錄所用時(shí)間,在測(cè)量誤差時(shí)多測(cè) 3個(gè)周期,取每 個(gè)周期偏差的最大值,再計(jì)算三次的誤差平均值,記錄誤差平均值,重復(fù)三次, 測(cè)試結(jié)果如下表:表 5.2 風(fēng)力擺畫(huà)長(zhǎng)于 50cm 直線測(cè)試序號(hào) 時(shí)間 誤差平均值1 9.45s 1.57cm2 9.20s 1.80cm3 9.34 1.97經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)可以在 15s 內(nèi)擺動(dòng)幅度達(dá)到 50cm 長(zhǎng),不過(guò)在擺動(dòng)過(guò)程中 有誤差, 這些誤差是由于擺錘的結(jié)構(gòu)做得不夠完美, 運(yùn)動(dòng)時(shí)方向會(huì)有偏差, 并且 會(huì)受到外界風(fēng)力等因素影響, 不過(guò)這些誤差在可允許范圍內(nèi), 能夠滿足題目

17、要求。 5.2.2 風(fēng)力擺畫(huà)不同長(zhǎng)度直線測(cè)試設(shè)置風(fēng)力擺畫(huà)線長(zhǎng)度, 風(fēng)力擺從靜止開(kāi)始擺動(dòng), 激光筆在地面上畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌 跡,直至畫(huà)出一條近似于指定長(zhǎng)度的直線,記錄所用時(shí)間,在測(cè)量誤差時(shí)多測(cè) 3個(gè)周期, 取每個(gè)周期偏差的最大值, 再計(jì)算三次的誤差平均值, 記錄誤差平均值, 設(shè)置不同長(zhǎng)度重復(fù)三次,測(cè)試結(jié)果如下。表 5.3 風(fēng)力擺畫(huà)不同長(zhǎng)度直線測(cè)試設(shè)置長(zhǎng)度 (cm 時(shí)間 誤差平均值30 7.34s 1.77cm40 6.42s 1.57cm50 7.81s 1.54cm經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)可以在 15s 內(nèi)使風(fēng)力擺擺動(dòng)達(dá)到指定長(zhǎng)度, 不過(guò)此長(zhǎng)度有 誤差, 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)設(shè)定擺動(dòng)長(zhǎng)度時(shí)是根據(jù)角度與長(zhǎng)度的關(guān)系

18、確定設(shè)定的擺 動(dòng)角度, 采用陀螺儀測(cè)量擺動(dòng)角度, 可是陀螺儀在測(cè)量角度時(shí)會(huì)有誤差, 所以最 終擺動(dòng)的長(zhǎng)度也會(huì)有誤差,不過(guò)這些誤差在可允許范圍內(nèi),能夠滿足題目要求。 5.2.3 風(fēng)力擺畫(huà)不同角度直線測(cè)試設(shè)置風(fēng)力擺自由擺時(shí)角度, 風(fēng)力擺從靜止開(kāi)始按照規(guī)定角度擺動(dòng), 激光筆在 地面上畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡,直至畫(huà)出一條不小于 20cm 的直線,記錄所用時(shí)間,設(shè)置 不同角度重復(fù)兩次,測(cè)試結(jié)果如表 5.4。表 5.4 風(fēng)力擺畫(huà)不同角度直線測(cè)試設(shè)置角度 ( 時(shí)間0 3.55s90 4.12s經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)可以在 15s 內(nèi)使風(fēng)力擺擺動(dòng)達(dá)到指定長(zhǎng)度, 能夠滿足題目 要求。5.2.4 風(fēng)力擺恢復(fù)靜止測(cè)試將擺錘拉至一定

19、角度, 放手使其自由擺動(dòng), 同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí), 由四個(gè)直流風(fēng)機(jī) 來(lái)使其靜止,記錄從放手開(kāi)始到靜止的時(shí)間。測(cè)試結(jié)果如下:表 5.5 風(fēng)力擺恢復(fù)靜止測(cè)試序號(hào) 時(shí)間1 7.36s2 5.12s3 8.14s經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)可以使風(fēng)力擺靜止。5.2.5 風(fēng)力擺畫(huà)圓測(cè)試設(shè)置風(fēng)力擺做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的半徑, 風(fēng)力擺從靜止開(kāi)始擺動(dòng)并開(kāi)始計(jì)時(shí), 激光 筆在地面上畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡, 直至風(fēng)力擺做圓周運(yùn)動(dòng), 激光筆畫(huà)出圓形, 并重復(fù)三次,記錄所用時(shí)間,在測(cè)量誤差時(shí)多測(cè) 3個(gè)周期,取每個(gè)周期偏差的最大值,再 計(jì)算三次的誤差平均值,記錄誤差平均值,測(cè)試結(jié)果如表 5.6所示。表 5.6 風(fēng)力擺畫(huà)圓測(cè)試序號(hào) 所用時(shí)間 誤差平均值1 1

20、2.62s 1.54cm2 12.45s 1.23cm3 16.48s 1.37cm經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)可以在 30s 時(shí)間內(nèi)從靜止開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)并重復(fù)三次, 不 過(guò)在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)距離與設(shè)置半徑有偏差,因?yàn)榘霃降臋z測(cè)使用陀螺儀實(shí)現(xiàn)的, 而陀螺儀測(cè)量有誤差, 而且在各個(gè)直流風(fēng)機(jī)變速時(shí)會(huì)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)有影響。 不過(guò)這 些誤差在可允許范圍內(nèi),能夠滿足題目要求。5.2.6 風(fēng)力擺抗干擾畫(huà)圓測(cè)試完成畫(huà)圓測(cè)試后,在距離擺錘 12m出放置一臺(tái) 5060w的臺(tái)扇水平方向的 吹風(fēng)力擺, 吹 5s 停止, 并開(kāi)始計(jì)時(shí), 直到風(fēng)力擺再次完成畫(huà)圓測(cè)試時(shí)停止計(jì)時(shí), 記錄時(shí)間。并根據(jù)激光筆所畫(huà)出的圓形計(jì)算平均誤差,測(cè)試結(jié)果如下:

21、表 5.7 風(fēng)力擺抗干擾畫(huà)圓測(cè)試序號(hào) 所用時(shí)間 誤差平均值1 6.34s 0.83cm2 7.81s 2.27cm3 4.96s 1.80cm經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)可以在由臺(tái)扇干擾后再次完成畫(huà)圓測(cè)試, 時(shí)間略長(zhǎng), 軌跡 的誤差在允許范圍內(nèi)。5.3誤差分析完成所有功能的測(cè)試后發(fā)現(xiàn), 出現(xiàn)誤差的主要原因在于陀螺儀的測(cè)量不夠準(zhǔn) 確, 不過(guò)這是不可避免的, 在器件選擇時(shí)此誤差就被考慮在內(nèi)。 除此之外外界風(fēng) 力、 直流風(fēng)機(jī)變速等都有可能造成誤差, 不過(guò)經(jīng)過(guò)我們的多次調(diào)試, 最終誤差大 多數(shù)被調(diào)試到允許范圍內(nèi),基本能夠滿足題目要求。6總 結(jié)經(jīng)過(guò)四天三夜的努力, 本組較好的完成了題目的基礎(chǔ)部分與發(fā)揮部分。 風(fēng)力 擺能夠從靜止開(kāi)始 15