A基于自由擺的平板控制系統(tǒng)

A基于自由擺的平板控制系統(tǒng)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)自由擺上的平板控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。擺桿的一端通過轉(zhuǎn)軸固定在一支架上，另一端固定安裝一臺(tái)電機(jī)，平板固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上；當(dāng)擺桿如圖2擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以控制平板運(yùn)動(dòng)。圖1 圖2要求基本要求控制電機(jī)使平板可以隨著擺桿的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn)（3~5周），擺桿擺一個(gè)周期，平板旋轉(zhuǎn)一周（360°），偏差絕對(duì)值不大于45°。 在平板上粘貼一張畫有一組間距為1cm平行線的打印紙。用手推動(dòng)擺桿至一個(gè)角度θ（θ在30o～45o間），調(diào)整平板角度，在平板中心穩(wěn)定放置一枚1元硬幣（人民幣）；啟動(dòng)后放開擺桿讓其自由擺動(dòng)。在擺桿擺動(dòng)過程中，要求控制平板狀態(tài)，使硬幣在5個(gè)擺動(dòng)周期中不從平板上滑落，并盡量少滑離平板的中心位置。用手推動(dòng)擺桿至一個(gè)角度θ（θ在45o～60o間），調(diào)整平板角度，在平板中心穩(wěn)定疊放6枚1元硬幣，見圖2；啟動(dòng)后放開擺桿讓其自由擺動(dòng)。在擺桿擺動(dòng)過程中，要求控制平板狀態(tài)使硬幣在擺桿的5個(gè)擺動(dòng)周期中不從平板上滑落，并保持疊放狀態(tài)。根據(jù)平板上非保持疊放狀態(tài)及滑落的硬幣數(shù)計(jì)算成績(jī)。發(fā)揮部分如圖3所示，在平板上固定一激光筆，光斑照射在距擺桿150cm距離處垂直放置的靶子上。擺桿垂直靜止且平板處于水平時(shí)，調(diào)節(jié)靶子高度，使光斑照射在靶紙的某一條線上，標(biāo)識(shí)此線為中心線。用手推動(dòng)擺桿至一個(gè)角度θ（θ在30o～60o間），啟動(dòng)后，系統(tǒng)應(yīng)在15秒鐘內(nèi)控制平板盡量使激光筆照射在中心線上（偏差絕對(duì)值＜1cm），完成時(shí)以LED指示。根據(jù)光斑偏離中心線的距離計(jì)算成績(jī)，超時(shí)則視為失敗。圖3在上述過程完成后，調(diào)整平板，使激光筆照射到中心線上（可人工協(xié)助）。啟動(dòng)后放開讓擺桿自由擺動(dòng)；擺動(dòng)過程中盡量使激光筆光斑始終瞄準(zhǔn)照射在靶紙的中心線上，根據(jù)光斑偏離中心線的距離計(jì)算成績(jī)。其他。說明擺桿可以采用木質(zhì)、金屬、塑料等硬質(zhì)材料；擺桿長(zhǎng)度（固定轉(zhuǎn)軸至電機(jī)軸的距離）為100cm±5cm；擺桿通過轉(zhuǎn)軸固定在支架或橫梁上，并能夠靈活擺動(dòng)；角度θ由顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；將擺桿推起至θ=30o處釋放后,擺桿至少可以自由擺動(dòng)7個(gè)周期以上。擺桿不得受重力以外的任何外力控制。平板的狀態(tài)只能受電機(jī)控制。平板的長(zhǎng)寬尺寸為10cm×6cm，可以采用較輕的硬質(zhì)材料；不得有磁性；表面必須為光滑的硬質(zhì)平面；不得有凸起的邊沿；傾斜一定角度時(shí)硬幣須能滑落。平板承載重量不小于100g。擺動(dòng)周期的定義：擺桿被釋放至下一次擺動(dòng)到同側(cè)最高點(diǎn)。擺桿與平板部分電路可以用軟質(zhì)導(dǎo)線連接，但必須不影響擺桿的自由擺動(dòng)。在完成基本要求部分工作時(shí)，需在平板上鋪設(shè)一張如圖4所示畫有一組間距為1cm平行線的打印紙（10cm×6cm），平行線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸平行。圖4非保持疊放狀態(tài)硬幣數(shù)為接觸平板硬幣數(shù)減1。接觸平板硬幣數(shù)的定義參見圖5。圖5-1圖5-2圖5-3圖5-1中接觸平板硬幣數(shù)為1；圖5-2中接觸平板硬幣數(shù)為2；圖5-3中接觸平板硬幣數(shù)為3。（非保持疊放狀態(tài)硬幣數(shù)依次為0、1、2。）在完成發(fā)揮部分工作時(shí)，需要在平板上固定安裝一激光筆。激光筆的照射方向垂直于電機(jī)轉(zhuǎn)軸。激光筆的光斑直徑不大于5mm。需在距擺桿150cm處設(shè)置一高度可以調(diào)整的目標(biāo)靶子，靶子上粘貼靶紙（A4打印紙），靶紙上畫一組間距為1cm的水平平行線。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)提供靶子，也可自帶。題目要求的各項(xiàng)工作中，凡涉及推動(dòng)擺桿至某一位置并準(zhǔn)備開始擺動(dòng)時(shí)，允許手動(dòng)操作啟動(dòng)工作，亦可自動(dòng)啟動(dòng)工作。一旦擺桿開始自由擺動(dòng)，不得再人為干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行。設(shè)計(jì)報(bào)告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要測(cè)試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測(cè)試結(jié)果用附件給出。

B四旋翼自主飛行器任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一架四旋翼自主飛行器。飛行區(qū)域俯視圖和立體圖分別如圖1

和圖2所示。圖1飛行區(qū)域俯視圖（圖中單位：cm）圖2飛行區(qū)域立體圖（圖中單位：cm）

要求基本要求四旋翼自主飛行器（下簡(jiǎn)稱飛行器）擺放在圖1所示的A區(qū)，一鍵式啟動(dòng)飛行器起飛；飛向B區(qū)，在B區(qū)降落并停機(jī)；飛行時(shí)間不大于45s。飛行器擺放在B區(qū)，一鍵式啟動(dòng)飛行器起飛；飛向A區(qū)，在A區(qū)降落并停機(jī)；飛行時(shí)間不大于45s。發(fā)揮部分飛行器擺放在A區(qū)，一鍵式啟動(dòng)，飛行器在A區(qū)上方懸停5秒。5秒鐘后，發(fā)出聲光信號(hào)。發(fā)出聲光信號(hào)后，飛行器從示高線上方飛向B區(qū)，并在B區(qū)懸停5秒。5秒后飛行器從示高線上方返回A區(qū)，在A區(qū)降落并停機(jī)。以上往返飛行時(shí)間不大于40s。其他說明飛行器槳葉旋轉(zhuǎn)速度高，有危險(xiǎn)！請(qǐng)務(wù)必注意自己及他人的人身安全。飛行區(qū)域地面為白色；A區(qū)、B區(qū)形狀大小相同，由直徑20cm黑色實(shí)心圓和直徑75cm的同心圓組成，同心圓虛線線寬小于0.1cm；引導(dǎo)線寬度4cm，可用黑色膠帶；示高線為直徑0.5~0.8cm的黑色電纜線，橫向懸掛于飛行區(qū)中間，距地高100cm。飛行區(qū)域不得額外設(shè)置任何標(biāo)識(shí)、引導(dǎo)線或其他裝置。允許測(cè)試2次，每次測(cè)試全程不得更換電池。兩次測(cè)試之間允許更換電池，更換電池時(shí)間小于