基于K60的板球平衡控制系统设计.doc

摘要:人类在生存的过程中，凭借着对于工具的使用达到了人类自身无法达到的极限。故而逐渐在发展智能机器，板球平衡控制系统应运而生，在实验室中作为研究控制理论等课题的平台，从上世纪80年代末起就吸引了国内外众多学者来研究。

板球平衡系统是一个具有多个变量，且非线性的控制对象，目标是通过控制平板在X方向和Y方向的倾斜度，对平板上小球的定位和轨迹进行控制。涉及了运动控制、数字图像处理、自动控制等多个专业。板球平衡系统是一个良好的实验对象，通常可以用于在实验室进行控制理论和动态系统的研究。它可以帮助人们更加深刻的理解书本中所了解到的内容。

本控制系统由单片机控制模块，图像采集模块、电机执行模块、陀螺仪加速度计模块、按键模块、液晶显示模块以及平板机械结构和球构成。使用PID控制算法，实现了控制小球在平板上快速寻找位置和静止的功能，且可以按照规定的路线到达设定的目标点。

关键词：板球平衡;图像采集处理；轨迹控制；寻找位置；非线性模型；PID控制

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题背景以及研究意义-1

1.2 国内外发展状况-1

1.2.1 国内发展状况-2

1.2.2 国外发展状况-2

1.3 章节安排-3

2 板球平衡控制系统机械方案设计-4

2.1 板球平衡控制系统的构成框图-4

2.2 板球平衡控制系统的硬件选用-4

2.2.1核心控制模块-4

2.2.2 图像采集模块-4

2.2.3 蓝牙无线传输模块-5

2.2.4 电机驱动模块-6

2.2.5 电机及丝杠-7

2.2.6 陀螺仪+加速度计模块-8

2.2.7 OLED显示-9

2.2.8 平板及小球-10

2.2.9 支撑架及其它-10

2.3 硬件结构搭建-11

3 板球平衡控制系统程序设计部分-12

3.1 系统功能概述-12

3.2 无线通信部分-12

3.2.1 无线通信-12

3.2.2 无线通信的实现-12

3.3图像采集部分-13

3.3.1 滤波-15

3.3.2 畸变校正-17

3.4 电机控制部分-17

4 机器人轨迹控制系统的测试-17

4.1 系统测试计划-17

4.1.1 测试目标-17

4.1.2 测试环境-18

4.2 系统各功能测试-18

4.3 测试结果-19

结    论-20

参 考 文 献-21

致    谢-22