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2023-06-26
小球滚动控制系统设计与实现
【摘要】：三、说明1.系统结构及实现方法说明导轨为硬质材料，轨道必须平直光滑，长度cm，如可将双列直插集成电路封装管剖开后使用；导轨外侧可以安装检测装置或电路，但不得以任何方式影响小球自由滚动。
一、任务
如图J-1所示，门形支架的一个立柱上用转轴固定一根U形导轨，导轨的另一端可由固定在顶梁上的电机控制其上下运动，使小球在导轨上按要求灵活滚动或定位。导轨以转轴处为原点，以厘米(cm)为单位标注位置(见图中放大部分)。
图J-1系统结构示意图
二、要求
1.基本部分
(1)在导轨两端头设置触发机构，小球触碰时有明显声或光指示；
(2)15 s内自动将导轨从±15°范围内的任一位置调整至水平状态，小球放置在导轨25～35 cm区间某一位置时静止不滚动；
(3)小球在原点从静止开始，15 s内使小球在导轨上做3次往复运动，且运动控制在5～55 cm区间范围内；
(4)在往复运动状态下，通过设置指令(按键)使小球在15 s内稳定停止在(30±2)cm位置区域内，并至少保持10 s。
2.发挥部分
(1)小球在原点从静止开始，在30 s内完成不少于3次往复运动，往复运动周期在3～8 s间可设置；
(2)小球在原点从静止开始，在30 s内控制小球在导轨上以30 cm处为中心，做不少于4次往复运动；往复运动偏离中心的最大位移可在15～25 cm区间设置，且最大位移偏差不超过2 cm。
(3)其他。
三、说明
1.系统结构及实现方法说明
(1)导轨为硬质材料，轨道必须平直光滑，长度(60±5)cm，如可将双列直插集成电路封装管剖开后使用；导轨外侧可以安装检测装置或电路，但不得以任何方式影响小球自由滚动。
(2)硬质光滑均质小球直径在6～20 mm范围内，材质不限。
(3)U形导轨的边缘不能过高，要求能够在侧面观察到小球运动；在导轨外侧，以转轴处为起始原点，以厘米为单位标注位置；题中各项要求的位置即以此为依据，小球往复运动的位移也据此判断。
(4)门形支架的高度不超过1 m，导轨固定转轴端距顶梁的距离不限；电机控制另一非固定端上下运动的方式不限。
(5)检测小球位置的方法不限。
2.测试要求说明
(1)除基本部分(2)可以手动放置小球外，其他各项要求中，小球的起始位置均为原点的导轨顶端；
(2)开始运动之后，小球不得触碰导轨两边端头，否则本项目视作失败；
(3)各项要求中，运动最大位移、周期等参数用键盘设置；
(4)除基本部分(4)外，各项动作启动后不得人为干预；
(5)各项动作达到要求时，须有明显的声或光指示，以便计时或测量；
(6)往复运动的中心为运动两端点位置之和除以2，因此在测试中需记录每次运动端点位置数据；
(7)题中要求的各项动作完成时间越短越好，超过规定时间1倍时不计成绩。
四、评分标准
图J-1系统结构示意图
二、要求
1.基本部分
(1)在导轨两端头设置触发机构，小球触碰时有明显声或光指示；
(2)15 s内自动将导轨从±15°范围内的任一位置调整至水平状态，小球放置在导轨25～35 cm区间某一位置时静止不滚动；
(3)小球在原点从静止开始，15 s内使小球在导轨上做3次往复运动，且运动控制在5～55 cm区间范围内；
(4)在往复运动状态下，通过设置指令(按键)使小球在15 s内稳定停止在(30±2)cm位置区域内，并至少保持10 s。
2.发挥部分
(1)小球在原点从静止开始，在30 s内完成不少于3次往复运动，往复运动周期在3～8 s间可设置；
(2)小球在原点从静止开始，在30 s内控制小球在导轨上以30 cm处为中心，做不少于4次往复运动；往复运动偏离中心的最大位移可在15～25 cm区间设置，且最大位移偏差不超过2 cm。
(3)其他。
三、说明
1.系统结构及实现方法说明
(1)导轨为硬质材料，轨道必须平直光滑，长度(60±5)cm，如可将双列直插集成电路封装管剖开后使用；导轨外侧可以安装检测装置或电路，但不得以任何方式影响小球自由滚动。
(2)硬质光滑均质小球直径在6～20 mm范围内，材质不限。
(3)U形导轨的边缘不能过高，要求能够在侧面观察到小球运动；在导轨外侧，以转轴处为起始原点，以厘米为单位标注位置；题中各项要求的位置即以此为依据，小球往复运动的位移也据此判断。
(4)门形支架的高度不超过1 m，导轨固定转轴端距顶梁的距离不限；电机控制另一非固定端上下运动的方式不限。
(5)检测小球位置的方法不限。
2.测试要求说明
(1)除基本部分(2)可以手动放置小球外，其他各项要求中，小球的起始位置均为原点的导轨顶端；
(2)开始运动之后，小球不得触碰导轨两边端头，否则本项目视作失败；
(3)各项要求中，运动最大位移、周期等参数用键盘设置；
(4)除基本部分(4)外，各项动作启动后不得人为干预；
(5)各项动作达到要求时，须有明显的声或光指示，以便计时或测量；
(6)往复运动的中心为运动两端点位置之和除以2，因此在测试中需记录每次运动端点位置数据；
(7)题中要求的各项动作完成时间越短越好，超过规定时间1倍时不计成绩。
四、评分标准
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