陳述

1、東華一隊 王飛 韓俊芳 王強(qiáng),空氣球建模,主要內(nèi)容,建模原理PID參數(shù)整定系統(tǒng)方框圖,建模原理,首先是硬件的構(gòu)成1）控制器(x20cp1484)2）底座3）風(fēng)扇(24v)4）傳感器(超聲波傳感器)5）管道(40cm)6）空氣球,,模型參數(shù),小球質(zhì)量: ；重力加速度： ；小球半徑： ；空氣密度： ；小球一

2、半表面積面積： ；空氣阻力系數(shù)： ；,,,,,,運(yùn)動學(xué)分析,根據(jù)牛頓第二定律： 和 空氣阻力計算公式：（方向與空氣球運(yùn)動方向相反）。當(dāng)空氣球向上運(yùn)動時，當(dāng)空氣球向下運(yùn)動時，模型通過PWM（脈沖寬度調(diào)制）來控制加在風(fēng)扇上的電壓，從而控制風(fēng)扇吹力的大小。,空氣球受力模型,簡化后的模型,由于空氣球運(yùn)動時的最高速

3、度不超過0.08m/s，根據(jù)計算，空氣阻力f相對于推力F、重力mg，相差5個數(shù)量級，所以可以忽略空氣阻力，簡化后模型為下圖：此時線性模塊消除且傳遞函數(shù)可簡化為:輸入為 ,輸出為h。,模型中關(guān)于占空比與力的模塊建立,由于以前的舊模型中是非線性的，并且已經(jīng)給定。而新模型中這一塊模型是需要我們來進(jìn)行準(zhǔn)備的建立。對于這一模塊的建立由于占空比和力是非線性關(guān)系，我們利用實驗求出多組它

4、們之間的數(shù)據(jù)。首先給出多組pwmPostion，運(yùn)行實驗設(shè)備。在AS軟件上讀出小球上升穩(wěn)定高度相應(yīng)的h值,利用trace工具得到小球的上升時間t。我們把此過程簡化為小球的勻加速上升高度h的過程，風(fēng)扇產(chǎn)生的力F考慮為平均。根據(jù)力學(xué)關(guān)系，我們得到F與高度 h和上升時間t的關(guān)系。最后可得到多組占空比與力的實驗數(shù)據(jù)，得到它們的非線性關(guān)系。,整體模擬框圖,模型的PID參數(shù)整定,基于整體模型，要想達(dá)到比較理想的仿真圖像，必須給予一定的PID 整

5、定。對于PID整定，利用NCD模塊是個簡單又方便的辦法。NCD模塊是MATLAB中的Signal constraint。通俗的理解即為信號模擬。首先給定一組PID的值，理想的輸出效果。設(shè)計NCD模塊中的Kp,Ki,Kd的范圍。只要啟動這一模塊，即可對信號的輸出進(jìn)行追蹤?？梢缘玫嚼硐隤ID的值。,NCD模塊優(yōu)化PID系數(shù),空氣球?qū)嶓w反饋環(huán)節(jié)的設(shè)計,由于在AS軟件中空氣球?qū)嶓w的輸入，輸出分別為（0-—32767）用二進(jìn)制表示實際的