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零基础电赛备赛指南

电赛备赛笔记5:控制题的赛前准备

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以下是我观看了嘉立创21国赛的经验分享视频的笔记

30分钟就这一张PPT,文字都是我边听边写的。

     根据任务要求对控制对象的一些参数进行修改,比如水平位置、高度、倾角、压力等。一些运动机构通常称为执行器。一般分为两类:开关量和模拟量。控制器没办法直接控制执行器,因此需要有驱动电路去将控制信号完成相应稳定、精确地转换。控制器的控制量依据的是人机接口和反馈电路反馈的参数。反馈电路是通过传感器进行采集物理量。

      反馈电路产生的一些信息通常有噪声,

      一次成功的的概率比较小,所以要耐心调试,不断总结。

      控制器是核心。在一个复杂的系统里通常用多种传感器来得到数据,不同传感器的数据是有不同权重的。当两个传感器报不一样的数据时,控制器应该相信谁的?传感器的影响因素主要是精度和采样频率以及算法上的错误,驱动电路的响应速度和时间以及响应精度。如果算法没考虑到这些实际问题那么实际执行时就有可能会出问题。

  1. 掌握一些比较常规的系统控制方案和方法:PID、模糊控制算法、深度学习等。 数据融合的理论和算法,多传感器的协同控制。
  2. 制作控制系统专用的控制板,接口布局要合理,设计接口时要设计合理,防反接,防脱落,区分输入输出,电源还是信号,兼容多种电压。
  3. 要准备一些非常通用且易移植的模块化的代码,把传感器的驱动程序给写好。写时了解传感器的物理原理和采集对象的特点,采集后转化成电信号后的延迟、关系一类的,以及造成的原因。电信号和物理信号之间的滞后性及多长。传感器的供电电源和输出的信号处理并制作满足需求的处理电路。提高对信号采集处理的能力。
  4. 制作一些针对不同执行器电压电流的驱动电路。注意流过电流大小对导线的影响(特别是杜邦线)
  5. 机械传动结构的控制精度和难度


二、控制类题目的分析

通常更多准备的是专业层的运动控制,少关注过程控制。

这些基于传入量是什么,传出量是什么。这些在实际上是连续的物理量且存在误差,计算有计算的误差。

三、模块的准备
  1. 电源模块

常用的电源稳压模块:15V、12V、9V、5V、3.3V、±5V、±12V、可调升压降压的DC-DC电源模块


2.最小系统模块:确定一类竞赛用的单片机,C51、MSP432、MSP430、STM32、C2000等,做一个最小系统,引出需要用的引脚。注意要做的是控制类专用的系统板,比如IO口的引出,板子的大小、孔位,接口的防反接等。


3.信号处理模块:信号处理模块主要把一模拟信号转为开关量。把一些信号转为其他信号,如电压比较器,信号放大器。特点是稳定、可靠、抗干扰。


4.AD/DA模块:现在大部分的单片机基本都带有AD,DA。但是还是要准备一些类如高精度,高速等特点的AD,DA模块。要具备一定的设计能力,其性能与外围设计是有关系的。


5.传感器模块:循迹耦合、趋光模块(光敏电阻或者光敏二极管)、霍尔传感器、接近开关(探测金属)、超声波传感器(测距,避障)、角度传感器、加速度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、温度传感器、温度传感器、颜色传感器等


6.人机交互模块:数码管显示、液晶显示、LED灯、蜂鸣器、矩阵键盘、独立键盘


7.无线模块:蓝牙模块、WIFI模块、433M通信模块等


8.其他模块:步进电机、测速电机、减速电机、电机驱动、小车、飞机、摄像头、机械装置等


四、Q&A

1.Q:如何更加有效地去准备机械结构类的材料?

A:要有较强的实践能力,有很多结构可以直接淘宝买,找图纸定做。常用的机械结构有联轴器、滑轨、固定支架、螺栓、电钻等。

不仅有使用电路也要有测试电路。


2.Q:有没有一些比较重要的模块可以先做好的?

A:单片机主控、要专门为控制而生,可参考一些市面上专门以这些为卖点的板子和开源平台上的。


3.Q:小车是自己做还是直接买?

A:要多准备结构件,自己搭,注意尺寸和电机种类,测试不同电机的效果,考虑轮子走歪怎么办。


4.Q:建模的要求

A:要求不大,自己打孔一类的手工就行,不建议比赛的时候做复杂的结构,赛前准备已经有一些开源的零件可以直接打印。稍微改造一下。拧螺丝的时候加个垫片可以更牢固。

写在最后:本公众号将持续更新学习笔记,明天会发布观看电赛经验分享后的笔记,后续还会发有关电赛和蓝桥杯EDA备赛笔记。有问题随时可以在评论区讨论,谢谢!

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那年今日11 月 13 日