風力擺控制實踐平臺設(shè)計

　　3.1.2 微控制器

　　微控制器用Freescale公司的MK60DN512VLQ10 單片機，TSQFP50P-144N封裝;內(nèi)部集成硬件UART、I2C和DMA等通信模塊，利用UART實現(xiàn)串口通信，I2C實現(xiàn)MPU6050通信，DMA實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的傳輸;具有三路獨立FTM模塊，多通道PWM輸出功能，實現(xiàn)四路電機轉(zhuǎn)速控制。主控板微控制器原理如圖5所示。

　　3.1.3 電機驅(qū)動

　　電機驅(qū)動通過兩片BTN7960驅(qū)動芯片組成H橋驅(qū)動電路，控制電機轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速，電機驅(qū)動電路如圖6所示。

　　3.1.4 姿態(tài)采集模塊

　　采用InvenSense公司的MPU6050整合性6軸陀螺儀加速度計芯片，將加速度計、角速度計整合到一個封裝內(nèi)，簡化電路設(shè)計;角速度感測器(陀螺儀)具有131 LSBs/°/sec 敏感度，全格感測范圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec;加速度感測器程式控制范圍為±2g、±4g、±8g和±16g;采用I2C通信協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速度較串口方式更快，具有使用方便、易于調(diào)試等特點。MPU6050原理及接口如圖7所示。

3.2 軟件設(shè)計

　　本系統(tǒng)主要通過控制四個空心杯電機的轉(zhuǎn)速與方向來控制偏移零點的角度。進行類自由擺運動時，按照正弦規(guī)律，在每一時刻給一個相應(yīng)的幅度值，即可使風力擺按照規(guī)定的長度畫出直線段。設(shè)定不同的偏角值，使得風力擺按規(guī)定角度擺動。畫圓時，對幅值在x軸、y軸進行分解，即可對風力擺進行控制。主程序流程如圖8所示。

　　軟件設(shè)計中，僅需要一個1ms定時中斷,應(yīng)用分時復用原理，及時采集風擺姿態(tài)數(shù)據(jù)，快速響應(yīng)輸出，程序流程圖如圖9所示。

4 結(jié)論

　　經(jīng)實際測試，本系統(tǒng)硬件、軟件以及機械方案可行，且具有很高精度，該設(shè)計為風力擾動控制、自由擺等相關(guān)技術(shù)應(yīng)用提供了借鑒作用。

　　參考文獻：

　　[1]Majid Dadafshar.加速度計和陀螺儀傳感器：原理、檢測及應(yīng)用[J].電子產(chǎn)品世界,2014(6):54-57.

　　[2]周妮娜,王力,胡皓.模糊PID控制在雙容水箱中的應(yīng)用[J].電子產(chǎn)品世界, 2013(3):45-47.

　　[3]劉峰,呂強,王國勝,等.四軸飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制. 2011,19(3):583-585.

　　[4]譚志中.求大擺角單擺周期近似解的“局部常化”方法[J].大學物理. 2005, 24(12):14-17.

　　[5] 鞠衍清,張風雷.基于MATLAB的單擺周期近似解的比較[J].大學物理.2007,26(3):6-9.

　　[6]秦鳴雷,肖一凡,楊海亮,等.大角度下阻尼對單擺擺動周期的影響[J].物理實驗. 2012,32(5):42-45.

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第4期第63頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。