在历届电子设计大赛中,控制类题目是重要的考察内容,这些题目往往要求参赛者设计并实现具有自动化控制功能的系统。通过对历年控制类题目的分析,我们可以发现一些关键的知识点和设计趋势。
控制类题目普遍关注对外界干扰的处理。在设计过程中,采取有效的屏蔽措施是非常必要的,比如在涉及电机控制时,通常会采用双电源供电,将电动机驱动电源与单片机及其周边电路隔离,以光电耦合器传输信号,这样能够减少电动机产生的干扰,提高系统的稳定性。
掌握不同的控制算法是核心竞争力之一。例如,在第三届电子设计大赛的水温控制系统中,除了基本的温度设定和显示要求,还要求参赛者在发挥部分采用适当的控制方法减少系统的调节时间和超调量,以及提高温度控制的静态精度。这可能涉及到PID(比例-积分-微分)控制、模糊控制等算法的应用。
在具体的设计实践中,例如水温控制系统的实现,可以采用温度传感器(如AD590K)进行温度测量,使用脉冲移相触发可控硅调节加热丝功率,而控制算法则可选择分段非线性加积分分离PI算法或模糊控制算法。同时,为了增加系统的功能和实用性,可以设计报警装置、在线打印曲线和数据的功能,甚至加入语音模块。
在第五届电子设计大赛的自动往返电动小汽车任务中,重点在于车辆的速度控制和定位精度。要求车辆能自动识别和适应不同的速度区间,如限速区的低速行驶,以及在终点和起跑线的精确停靠。这就需要精准的定位系统,如断续式光电开关来检测行驶距离和速度,以及前轮的纠偏装置防止碰撞。
评分标准通常会考察设计报告的完整性,包括方案设计、理论分析、电路图、测试结果等,以及实际制作的完成度。此外,发挥部分的创新性和特色也会被纳入评分,如自动记录和显示时间、距离等信息。
总结来说,控制类题目不仅测试参赛者的硬件设计能力,如传感器选择、电源管理、电机控制等,还考察软件设计,如控制算法的选择和优化,以及系统的集成和创新。在准备这类比赛时,掌握基础理论,熟悉各类传感器和执行器,以及灵活应用控制策略,都是必不可少的。同时,注重系统的抗干扰能力和扩展性,将有助于设计出更优秀的作品。