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基于自由摆的平板精确控制与激光追踪系统

作者:时间:2012-11-20来源:网络收藏

摘要:以TI公司的MSP430F5438单片机为控制核心,结合步进电机和精密电位器WDD35D-4,实现了基于控制与。当摆杆摆角为45°~60°时,可以承载8枚一元硬币,并在5个摆动周期内维持稳定;当摆杆摆角为30°~60°时,固定在摆杆上的笔可以在15 s内找到并跟踪1.5 m远处的靶心。
关键词:MSP430F5438;追踪;精密电位器;

引言
随着现代科学技术的发展,基于嵌入式系统的自动控制在工业中得到了广泛的应用。目前,工业生产的机械复杂度越来越高,单纯在静止条件下的自动控制已经不能满足人们对测控系统的要求,因此,研究如何在动态条件下对系统实施精确测量与控制是十分必要的。本文介绍了一种基于的平板精确控制与激光。在现代工业中,这种系统可以适应工业发展,应用在复杂度较高的自动化生产中,在生产过程中可以同时完成测量与控制,提高生产的自动化程度。

1 系统结构
1.1 系统整体结构
系统整体结构如图1所示,主要由控制模块、采集模块、步进电机驱动模块、步进电机、自由摆平板和激光笔,以及调试模块组成。其中,采集模块采用WDD35D-4精密电位器,当自由摆摆杆摆动时,电位器的阻值会发生变化,从而反应摆杆的位置信息。控制模块采用低功耗单片机MSP430F5438作为处理器,MSP430F5438内置A/D模块,可以采集精密电位器反馈的模拟信号。步进电机驱动选用东芝公司的TB6560芯片,该芯片是低功耗、高集成两相混合式驱动芯片,驱动步进电机,用以控制自由摆平板和激光笔的位置。调试模块用于控制模块程序下载与系统调试,正常工作时不使用。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/192953.htm

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1.2 自由摆机械结构
自由摆机械主要由固定支架、转轴、摆杆、电机、平板、激光笔构成,如图2(a)所示。自由摆转轴上连接有精密电位器作为摆杆角度传感器,电机固定在摆杆底部,平板固定在电机的转轴上。自由摆摆动示意图如图2(b)所示,在平板上放置8枚一元硬币,在摆杆摆动过程中,电机和平板也会随摆杆转动,通过单片机控制电机的转动,使硬币稳定在平板上。同时,在平板下方与平板平行的方向固定有激光笔,通过系统控制,可以实现在摆杆摆动过程中激光笔跟踪预设目标的功能。

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2 理论分析
2.1 自由摆精确控制理论
在平板中心稳定放置8枚1元硬币(人民币),抬起摆杆让摆杆与支架成一定角度θ(45°≤θ≤60°),放开摆杆让其自由摆动。自由摆精确控制必须达到以下目标:在摆杆摆动过程中,要求控制平板状态,使硬币在5个摆动周期中不会从平板上滑落,并尽量减少滑离平板的中心位置。
要达到以上目的,电机必须根据相关参数控制平板的角度,保证摆杆摆动过程中硬币的受力平衡。分析自由摆摆动过程,精确控制主要得保证从摆杆初始位置到平板与摆杆垂直(该状态无须主动控制硬币即可受力平衡)的过程中,硬币保持相对稳定。

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