2013年C题:简易旋转倒立摆及控制装置 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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标准版 2013年C题:简易旋转倒立摆及控制装置

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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

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2020-05-14 10:50:38
更新时间: 2021-10-12 11:53:07
描述
![image.png](//image.lceda.cn/pullimage/jdAmvfvoB2HMTgn6Bb60xQ3UrJi1BmztQKXswrtr.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](//image.lceda.cn/pullimage/HKvROZNXupFY3vBu0hoKi7t6ImZ4IuYsrnlJ2Bik.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](//image.lceda.cn/pullimage/bFUGzxOUV79XsqqeFF3KsvIqPJ7ZHFmAgIgoBEZ8.png) 系统框图如下:![image.png](//image.lceda.cn/pullimage/Mpi74fWXB1ct3KqZPkl3wjIXQxVKoPvXxgs6kYVz.png) 程序流程图如下:![image.png](//image.lceda.cn/pullimage/UTOrYNbYJNQLMMKt0POaEossz6xKO4ULFpGH3Wkl.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.lceda.cn/pullimage/GUxl12iQ9SeSryVKbGLV3TsOEHMh1mpVJHfKPynB.png)    ![image.png](//image.lceda.cn/pullimage/zkdrCJ7DOU15zXvYowGzNoeoq7BQ3zGVHFAexm1i.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。
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