的直流伺服控制系统本设计采用内置的两路输出实现了直流伺服控制系统的控制。

系统原理框图如图所示。

减速直流电动机角位移悬线长度检测反馈控制对象悬挂物位置给定悬线图直流伺服控制系统电动机传动系统本系统采用带有减速箱的直流电动机，电机额定工作电压，减速箱的减速比为，输出力矩大于，带轮的平均直径为，故悬线牵引力拉大于。

题目要求悬挂物重量大于，因此足以满足系统要求，并能使系统具有很大的加速度，增强了灵活性。

电动机驱动为求硬件电路简化，电机驱动没有自行设计经典的型桥式电路，而是采用专用电机驱动芯片的两路四个功率输出实现。

电路工作过程输出接，当从输出低电平到，电动机正转当从输出高电平到，电动机反转其他情况，环控制，设计悬线检测校正模块来校正线式式圆周运动算法当控制悬挂物完成圆周运动时如图所示，设左右两个定滑轮中心分别为和，圆心为，悬挂物当前位置为，因为滑轮半径较小，因此忽略滑轮半径带来的绕线误差。

因为悬挂物做圆周运动，因此图中的定，角和角互补变化，其变化量大小决定画纸图像，由单片机处理后分析找出黑线延伸方向，控制悬挂物体沿黑线前进。

但此方案实现难度较大，短期内无法完成。

方案二采用反射式红外传感器阵列，通过多个红外头的探测信号得到悬挂物行走轨迹。

由于黑色物体和白色物体的反射系数不同，从而实现对黑白物体的分辨。

将个红外对管组成个环，围绕在画笔周围，调整各传感器之间的间距，可以探测出黑线任意延伸方向。

可满足题目的精度要求。

传感器阵列示意图如图所示。

基于以上分析，选择方案二。

红外对管红外对管红外对管红外对管红外对管红外对管红外对管红外对管画笔悬挂物支架图光电编码盘示意图图红外传感器阵列示意图控制策略的选择方案开环控制系统。

通过对电机输出量的测量来实现距离量的测量。

因开环控制不具有修正由于扰动而出现的的悬挂模块实际走过的路程与计算输出量的偏差，故抗干扰能力较差。

方案二局部闭环控制系统。

在通过测算光电编码盘的光电信号计算电机输出量的同时，在线上加入反馈修正子模块。

在外壁不导电的漆包线上，每隔定固定距离，刮掉小段油漆露出导电芯，通过对导电芯的探测达到测量实际路程值的目的，构成个局部闭环控制系统。

显而易见，局部闭环控制系统对系统精度有很大程度提高，故我们选择方案二。

控制核心与悬挂模块通信方式的选择方案采用有线传输方式，通过较长的线缆，直接电机驱动技术并配合套别出心裁的软件算法实现了悬挂运动控制系统的点到点定向运动圆周运动连续及断续轨迹寻迹等功能，最终使控制系统完成竞赛题目中要求的各项任务。

在系统设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计的要求。

从测试结果看来，在采取多项误差校正措施的情况下，特别是加入的局部闭环反馈环节的引入，系统的控制误差明显减小，系统控制精度达到毫米级，响应时间也符合题目要求。

悬挂运动控制系统作者李岩沈志张海宁赛前辅导及文稿整理辅导教师尹仕摘要本系统采用单片机作为控制系统的核心，通过光电编码盘实现对悬挂物位置的精确测量，并引入局部闭环反馈控制环节对误差进行修正。

在寻迹过程中，采用无线数传通讯的反馈方式替代了有线连接的反馈方式，避免了线缆牵引带来的控制误差。

系统采用点阵液晶和触摸控制屏实现了友善方便的人机交互界面。

接将探测信号传回控制核心，进行数据处理，作出运行控制决策。

方案二采用无线数传方式，通过无线模块，将整个系统分为探测部分和控制部分两个模块，将采集信号首先送到探测控制模块，然后传回主控制器，作出运行决策。

使用有线模块时，较多线缆会更多地导致悬挂物体运行误差，考虑悬挂模块在运行过程中的控制精度问题，我们最终选择无线数传方式。

二系统硬件设计及相关分析计算直流伺服控制系统的设计与实现含有局部反馈的直流伺服控制系统本设计采用内置的两路输出实现了直流伺服控制系统的控制。

系统原理框图如图所示。

减速直流电动机角位移悬线长