2013年C题:简易旋转倒立摆及控制装置

1年前

简介:2013年全国大学生电子设计竞赛实体--C题 简易旋转倒立摆及控制装置。驱动电机带动旋转臂往复旋转使摆杆摆动;加快摆动幅度,直到完成圆周运动;摆杆由外力拉至165°左右,撤除外力,使摆杆成倒立状态。

开源协议: GPL 3.0

  • 891
  • 0
  • 1

描述

image.png


简易旋转倒立摆及控制装置,使用STM32F407VET6做主控芯片,TB6612驱动减速编码电机,LM2596外加8V电池提供稳定电源,检测角度使用WDD35D4电位器,通过AD转换电位器电压得到相对角度。控制算法使用PID控制(一阶倒立摆的直立控制类似于平衡小车)。(WDD35D4内部自带高速轴承~~~~)  image.png

外部机械结构使用3D打印,参考以下开源蓝图  屏幕截图 2020-09-12 094917.png

系统框图如下:image.png

程序流程图如下:image.png

实物因为没有3D打印机与网上3D打印太贵的原因,只能东拼西凑创建一个倒立摆模型,不推荐: 使用模块:TB6612、LM2596、编码器电机加STM32F407最小系统版 TB6612与LM2596分别用于给电机供电、输出稳定5V电源供各模块使用 STM32F407最小系统板用作主控

image.png    image.png

这是一个临时凑的倒立摆,根本没法静止放在平台上保持稳定(只能手托~),具体细节就是用一个滑动变阻器转换成摆杆角度,就能完成PID闭环控制了,电机是使用的一个平衡小车上的电机(中间还有轮胎),板子其实是平衡小车上弄下来的(还多一路电机驱动)插在STMF4最小板上面的;ADC采样是用的STM32本身自带的ADC(能做,测试误差跟JLC三位半万用表比起来还是有点,不过能调PID参数,一样可行),然后倒立摆摆杆使用的是碳素杆(质量比较轻),本身滑动变阻器转轴很光滑,转动没什么阻尼;电池就是普通的两节可充电3.7V串联起来;其实OLED没啥用,然后如果要画板子只需要一个STM32F1最小系统,跟一个电机驱动,稳压,再引出几个接口就能做,可以做得非常小。此时如果能再配合上外部固定装置就能很好的控制,这样一套做下来开销预估100左右,可以保证能完成基础部分,进阶部分可能需要电机或者传感器好一点,因为我后面没试过,这里也没弄出来,所有就没什么好说的。

BOM

ID Name Designator Footprint Quantity
1 1X2P-2.54 P1,P4 1X2P-2.54 2
2 22p C2,C1 C0603 2
3 104 C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C12,C13,C15,C16 C0603 11
4 106 C10 C0603 1
5 10u C17,C20 C0603 2
6 0.1u C18,C19 C0603 2
7 68000-102HLF H1 HDR-TH_2P-P2.54-V 1
8 button6*6*8 KEY1 KEY-TH_4P-L6.0-W6.0-P4.50-LS7.5 1
9 2*20P 2.54mm R,L HDR-TH_40P-P2.54-V-R2-C20-S2.54 2
10 4P CN1 XH2.54-4 1
11 8Mhz X1 HC-49US_L11.5-W4.5-P4.88 1
12 XH2.54-6A P2 XH2.54-6P 1
13 TB6612 U6 TB6612 1
14 LM2596 U5 LM2596-MODULE 1
15 6P JP1 XH2.54-6P 1
16 1m L1 L0603 1
17 220uF/16V C11,C14 CASE-A_3216 2
18 7p U4 2.54-7P 1
19 1M R1 R0603 1
20 10K R2,R3 R0603 2
21 1k R4,R5 R0603 2
22 TB6612FNG,C,8,EL U1 SSOP-24_L8.1-W5.3-P0.65-LS7.8-BL 1
23 1N4007W D1 SOD-123_L2.8-W1.8-LS3.7-RD 1
24 LM2596 U2 TO-263-5 1
25 排针-2.54间距-1*1P P3 排针-2.54间距-1*1P 1
26 R_3386P_EU RP1 RES-ADJ-TH_3386P 1
27 STM32F407VET6 U3 LQFP-100_L14.0-W14.0-P0.50-LS16.0-BL 1

展开

工程成员

服务时间

周一至周五 9:00~18:00
  • 153 6159 2675

服务时间

周一至周五 9:00~18:00
  • 立创EDA微信号

    easyeda

  • QQ交流群

    664186054

  • 立创EDA公众号

    lceda-cn