电赛校赛题目

风板控制装置(A题)

一、任务

设计并制作一个风板控制装置。该装置能通过控制风机的风量来控制风板完成规定动作，风板控制装置参考示意图见图1。

图1风板控制装置参考示意图

二、要求

1．基本要求

（1）预置风板控制角度（控制角度在45°～135°之间设定）。由起点开始启动装置，控制风板达到预置角度，过渡过程时间不大于10s，控制角度误差不大于5°，在预置角度上的稳定停留时间为5s，误差不大于1s。动作完成后风板平稳停留在终点位置上；

（2）在45°～135°范围内预置两个角度值（Φ1和Φ2）。由终点开始启动装置，在10s内控制风板到达第一个预置角度上；然后到达第二个预置角度，在两个预置角度之间做3次摆动，摆动周期不大于5s，摆动幅角误差不大于5°，动作完成后风板平稳停留在起点位置上；

（3）显示风板设置的控制角度。风板从一个状态转变到另一个状态时应有明显的声光提示。

2．发挥部分

用细线绳将一个重量为10g物体（可以用10g砝码代替），拴在小长尾金属夹的尾端上，小长尾金属夹与重物的总长度不小于50mm，并整体夹在图1所示风板对应位置上。

（1）预置风板控制角度（控制角度在45°～135°之间设定）。由起点开始启动装置，控制风板达到预置角度，过渡过程时间不大于15s，控制角度误差不大于5°，在预置角度上的稳定停留时间5s，误差不大于1s，最后控制风板平稳停留在终点位置上；

（2）在45°～135°范围内预置两个角度值（Φ1和Φ2）。由终点开始启动装置，在15s内控制风板到达第一个预置角度上；然后到达第二个预置角度，在两个预置角度之间做4次摆动，摆动周期不大于5s，摆动幅角误差不大于5°，动作完成后风板平稳停留在起点位置上；

（3）其他。

三、说明

1. 给出的图1仅作参考，风板的外形尺寸要求为：高150mm×宽200mm，厚度和制作材料及风板支架的机械连接方式不做限定；风板上除安装风板转动轴、角度指示针和传感器外，不能安装其他任何装置；风机数量和控制风向方式可自行设计确定；可以设置风板起始位置、终点位置的限位装置，限定风板能在与水平线成30°~150°的夹角内摆动；

2. 风板的运动状态，都要通过控制风机的风量来完成，不能受机械结构或其它外力的控制。控制角度误差为实测角度与预置角度之差的绝对值。风板由静止开始运动到规定控制角度的时间定义为过渡过程时间。风板从一个状态转变到另一个状态时应有明显的声光提示，声光提示只作为测评计时的参考，以现场实测数据为准。

风力摆控制系统(B题)

一、任务

一长约60cm~70cm的细管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂一组（2~4只）直流风机，构成一风力摆，如图1所示。风力摆上安装一向下的激光笔，静止时，激光笔的下端距地面不超过20cm。设计一测控系统，控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动，激光笔在地面画出要求的轨迹。

二、要求

1. 基本要求

（1）从静止开始，15s内控制风力摆做类似自由摆运动，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm的直线段，其线性度偏差不大于±2.5cm，并且具有较好的重复性；

（2）从静止开始，15s内完成幅度可控的摆动，画出长度在30~60cm间可设置，长度偏差不大于±2.5cm的直线段，并且具有较好的重复性；

（3）可设摆动方向，风力摆从静止开始，15s内按照设置的方向（角度）摆动，画出不短于20cm的直线段；

（4）将风力摆拉起一定角度（30°~45°）放开，5s内使风力摆制动达到静止状态。

图1风力摆示意图

2．发挥部分

（1）以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面画圆，30s内需重复3次；圆半径可在15~35cm范围内设置，激光笔画出的轨迹应落在指定半径±2.5cm的圆环内；

（2）在发挥部分（1）后继续作圆周运动，在距离风力摆1~2m距离内用一台50~60W台扇在水平方向吹向风力摆，台扇吹5s后停止，风力摆能够在5s内恢复发挥部分（1）规定的圆周运动，激光笔画出符合要求的轨迹；

（3）其他。

三、说明

1.任务中各项要求，均要考察完成时间及准确性。

2. 风力摆的制作方法建议：

方案1：如2图所示，或棒（如碳素纤维管、PVC向节固定在一支架上；

方案2摆吊挂在支架上。

3. 参赛队可以自行选定一方向为0为起始，顺时针依次为90°、180等，详见图3，测试现场将提供此图。

4. 直流风机是驱动风力摆的唯一动力，不得以任何其它方式影响风力摆的运动；启动后，不得以任何形式人为影响风力摆运动。

5. 各项目中，运动到达要求时需有明显声或光提示，以便开始测试及记录。

6. 发挥部分施加干扰的方式是在1~2m的距离，用50~60W台扇在水平方向吹风力摆，风速在1.0~2.0m/s范围内。

7. 风力摆在圆周运动时的旋转方向不限；测试时考察在6个均匀分布点上激光轨迹是否落在圆环内，见图3。

简易风洞及控制系统(C题)：

1.任务

设计制作一简易风洞及其控制系统。风洞由圆管、连接部与直流风机构成，如右所示。圆管竖直放置，长度约40cm，内径大于4cm且内壁平滑，小球（直径4cm黄色乒乓球）可在其中上下运动；管体外壁应有A、B、C、D等长标志线，BC段有1cm间隔的短标志线；可从圆管外部观察管内小球的位置；连接部实现风机与圆管的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的格栅。控制系统通过调节风机的转速，实现小球在风洞中的位置控制。

2.要求

（1）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达BC段，并维持5秒以上。（20分）

（2）当小球维持在BC段时，用长形纸板（宽度为风机直径的三分之一）遮挡风机的进风口，小球继续维持在BC段。（10分）

（3）以C点的坐标为0cm、B点的坐标为10cm；用键盘设定小球的高度位置（单位：cm），启动后使小球稳定地处于指定的高度3秒以上，上下波动不超过±1cm。（10分）

（4）以适当的方式实时显示小球的高度位置及小球维持状态的计时。（10分）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达圆管顶部处A端，且不跳离，维持5秒以上。（10分）

（5）小球置于圆管底部，启动后30秒内控制小球完成如下运动：向上到达AB段并维持3~5秒，再向下到达CD段并维持3~5；再向上到达AB段并维持3~5，再向下到达CD段并维持3~5；再向上冲出圆管（可以落到管外）。（20分）

（6）风机停止时用手将小球从A端放入风洞，小球进入风洞后系统自动启动，控制小球的下落不超过D点，然后维持在BC段5秒以上。（10分）

（7）其他自主发挥设计。（10分）

3.说明

（1）题中“到达XX段”是指，小球的整体全部进入该段内；

（2）题中“维持”是指，在维持过程中小球整体全部不越过该段的端线；

（3）小球的位置以其中心点为准（即小球的上沿切线向下移2cm，或下沿切线向上移2cm）；

（4）直流风机的供电电压不得超过24V，注意防止风机叶片旋转可能造成的伤害；可在圆管及其周围设置传感器检测管内小球的位置；可将圆管、连接部与直流风机安装在硬质板或支架上，以便于使圆管保持竖直状态，并保持风洞气流通畅。