王薪迪 & 蔡培煜(飛行蹺蹺板)
TRANSCRIPT
飛行蹺蹺板
組員:王薪迪、蔡培煜
發 想 功 能 架 構 ( 器 材 ) 檢 測 方 式 遇 到 的 困 難 期 望 影 片
OUTLINE
專題發想基礎──直昇機
直升機的起飛 、飛行、降落等各動作主要是依靠各旋翼來完成的。
主旋翼槳葉轉動時會產生與空氣相對的上升氣流,自然形成上升力。
在利用旋翼的旋轉速度與各槳葉的角度變換,致使飛機完成起飛、升高、降落等多種不同的飛行動作。
直昇機原理
功能
實現一具有高度控制能力的半飛行器
上升
下降 懸
停
機體概念架構 θ: 傾角
θ
-θ
槓桿:限制飛行器於某一平面,易於控制。
傾角:一平面上飛行器的位置。
重要概念
架構 →硬體 ( 器
材 )
主機體架構圖 (LEGO) 馬達 *2
旋轉軸 A
旋轉軸 B
旋轉軸 C
旋轉軸 B( 近拍 )
馬達驅動電路
INPUT(PWM)
馬達
ANDROID SMART PHONE
8051 模組 (MPC82G516)
藍芽模組
加速規
小四軸飛機專用馬達 *2
架構→溝通方式
設定角度
實際角度藍芽模組
Android 系統
8051
PWM 訊號
加速規訊號
架構 →軟體
程式開發軟體
ANDROID APP
設定 timer 、加速規、 PWM初始值
量測起始角度
藍芽讀取
DELAY
量測角度
改變輸出 PWM
8051 程式流程
遇到的問題
TASK :由 8051 傳輸的電壓訊號能量不足,無法驅動馬達旋轉
8051 訊號能量不足 ( 馬達 )
INPUT(PWM)
馬達
SOL.: 兩個馬達各增設一組馬達驅動電路,以增加其電流,進而提升能量且驅動馬達。
TASK :線材具韌性,當負載端作上下擺時,產生一定的張力或彈力,系統產生程式處理範圍以外的擾動參數,使機體震盪。
SOL.: 將原有的較粗硬的 PIN 線,換為細線,並將其懸掛於機體之上,減少張力與彈力發生的機會。
線材對翹翹板之影響
改變前後
加速規回傳錯誤的值 TASK :由於加速規品質較差,約 4 次即有 1 次
回傳錯誤的角度數據,導致系統針對錯誤的數據輸出 PWM ,進而使機體震盪。
SOL.: 系統對於變化過大的回傳角度數據,忽略不計。
除錯流程圖SENSOR回
傳
與上次存入值作比較
大於 3度 ?
存入記憶體 存入記憶體
YES NO
由角度差距轉為PWM差距
8051PWM 參數的變動範圍為 0~255( 數字越小duty cycle 越大 )
80 才會起飛、開始有角度變化 所以實際可操作範圍約為 0~80
經過測試,以單次改變量“ 1” 為最穩定的修正方式。
決定 PWM 的改變量 ?
仍舊產生震盪……
從程式參數著手
加大 8051 程式的 Delay Time ,雖然使單位時間中變化量變少,但卻能確保系統不會因為單位時間中改變量過大而導致震盪。
犧牲響應速度⇒先求”穩”
目標角度與當前角度的差距 在 1 度以內,視為達到目標,系統不再做任何的變
更。
增設阻尼
期望
改善加速規
手機 APP傳輸
線材對機體的影響
影片