帆板控制系统
帆板控制系统设计与性能分析
帆板控制系统设计与性能分析一、引言帆板控制系统是指用来控制帆板角度和方向的设备和软件，其目的是使帆板能够根据瞄准点的变化自动调整，以实现最佳太阳能利用效果。
本文将对帆板控制系统的设计与性能进行分析，并提出相应的改进方案。
二、帆板控制系统的设计1. 控制算法设计：帆板控制系统的核心是控制算法，其根据所测得的太阳方位角和俯仰角，计算出帆板应当调整的角度和方向。
常用的算法包括比例积分微分（PID）控制算法和模糊控制算法，根据实际需求选择合适的算法。
2. 传感器选择和布置：帆板控制系统需要使用太阳追踪传感器和姿态传感器来测量太阳的位置和帆板的角度。
太阳追踪传感器通常使用光敏电阻或光电二极管，姿态传感器可以使用加速度计和陀螺仪等。
传感器的布置需要考虑到遮挡问题，保证传感器能够正常工作。
3. 控制执行器选择和布置：根据帆板的类型和大小，选择合适的电机或伺服驱动器作为控制执行器。
控制执行器的布置应该使得帆板能够在自由度范围内调整角度和方向。
4. 控制系统硬件设计：根据实际需求选择合适的控制器和驱动器，并设计相应的电路板进行控制系统的硬件实现。
硬件设计需要考虑到电源供应、通信接口和传感器信号的处理等问题。
三、帆板控制系统性能分析1. 定位精度：帆板控制系统的性能关键之一是定位精度，即帆板能否准确追踪太阳位置。
定位精度受到传感器精度、机械传动误差和控制算法的影响。
通过实验和仿真分析，可以评估控制系统的定位精度。
2. 响应速度：帆板控制系统响应速度的快慢直接影响到帆板的效率。
响应速度受控制算法、控制器性能和执行器功率等因素的影响。
通过测量和模拟分析，可以评估控制系统的响应速度，并通过优化控制算法和硬件参数来改进。
3. 稳定性和抗干扰能力：帆板控制系统需要具备良好的稳定性和抗干扰能力，能够稳定地工作在各种环境条件下。
稳定性和抗干扰能力受到控制算法、传感器精度和抗干扰设计等因素的影响。
通过实际测试和模拟分析可以评估系统的稳定性和抗干扰能力。
帆板控制系统的智能化设计与实现
帆板控制系统的智能化设计与实现一、引言帆板控制系统的智能化设计与实现是一项关键的技术挑战，它旨在提高帆板系统的效率、可靠性和安全性。
本文将介绍智能化设计的原理和方法，以及实现的关键技术。
二、智能化设计的原理和方法智能化设计的核心原理是利用先进的传感器和控制算法实现对帆板位置、姿态和风速的实时监测和预测，从而优化航行路线和姿态控制。
以下是智能化设计的主要方法：1. 传感器技术：使用定位传感器、陀螺仪和气象传感器等，对帆板当前位置、姿态和环境因素进行实时监测。
2. 控制算法：采用模糊控制、遗传算法等智能算法，基于传感器数据实时调整帆板的风帆角度和轨迹，以最大化风能的转换效果。
3. 预测模型：建立基于历史数据和气象预报的预测模型，准确预测未来一段时间内的风速和方向变化，以提前调整帆板的位置和姿态。
三、实现的关键技术实现帆板控制系统的智能化设计需要解决一系列关键技术问题，包括传感器技术、控制算法和数据处理技术等。
1. 传感器技术：选择合适的传感器，如GPS定位传感器、陀螺仪、风速传感器等，确保高精度的位置、姿态和环境数据采集。
2. 控制算法：设计智能化的控制算法，通过分析和优化风帆角度和航行轨迹，实现最优的能量转换和航行性能。
3. 数据处理技术：利用机器学习和数据挖掘等技术，提取和分析传感器数据，建立风速和方向的预测模型，实现精准的预测和控制。
4. 通信和网络技术：建立帆板控制系统和基地之间的无线通信网络，实现实时数据传输和远程控制，以便监测和调整帆板状态。
5. 能源管理技术：采用高效的能源管理系统，如太阳能和风能转换装置，确保帆板系统在不同环境下能够稳定运行。
四、应用和前景帆板控制系统的智能化设计与实现在航海、海洋能源和环境监测等领域具有广泛的应用和前景。
1. 航海领域：智能化的帆板控制系统可以大大提高航行效率和安全性，减少对船舶动力系统的依赖，同时节约能源和降低碳排放。
2. 海洋能源领域：帆板控制系统的智能化设计可以优化风能转换效果，提高能源产出和利用效率，推动海洋能源的开发和利用。
帆板控制系统的能量管理与优化设计
帆板控制系统的能量管理与优化设计一、引言随着可再生能源的开发和利用，太阳能作为一种清洁、可持续的能源越来越受到关注。
太阳能帆板的控制系统在能量管理与优化设计方面起着至关重要的作用，本文将探讨帆板控制系统的能量管理与优化设计方法。
二、帆板控制系统简介帆板控制系统是指通过对帆板的转向、倾斜和控制电压等参数的调节，实现对太阳能的收集和利用的技术系统。
其基本组成包括帆板、电动机、转向机构、电池以及控制器等。
三、能量管理策略1.最大功率点跟踪（MPPT）最大功率点是指帆板输出功率最大的工作状态，MPPT算法旨在通过跟踪帆板当前的工作点，实时调整电路参数以保证帆板处于最佳工作状态，从而充分利用太阳能的输出。
常见的MPPT算法有Perturb and Observe（P&O）、Incremental Conductance（IncCond）等。
2.能量存储与分配帆板通过转换太阳能为电能，进而可以通过充电控制器将电能储存到电池中。
能量存储和分配的主要目标是将太阳能的收集和利用性能最大化，确保系统稳定运行并满足负载需求。
3.能量管理策略能量管理策略主要包括帆板角度调节、电流控制和电池充放电控制。
帆板角度调节可以根据太阳光的入射角度进行自动调节，以提高能量收集效率。
电流控制可以通过电流传感器监测帆板输出电流，根据电流变化调整电压以保持最佳工作状态。
电池充放电控制可以通过监测电池状态、负载需求和充电器状态进行智能控制，以实现能量的最优分配。
四、优化设计方法1.帆板表面覆盖材料优化帆板表面覆盖材料的选择对能量收集和利用效率有着重要影响，优化设计方法包括材料的光吸收、热传导和耐腐蚀性能等方面的考虑，以提高帆板的工作效率和使用寿命。
2.帆板结构与布局优化帆板结构的优化可以通过减少材料消耗、提高强度和稳定性来提高能量利用效率。
帆板布局的优化可以考虑帆板的转向机构和电池的安装位置，以减少阴影遮挡和能量损失。
3.系统效能调优系统效能调优是指通过调整控制器的参数、优化算法和信号处理等技术手段，进一步提高帆板控制系统的能量管理效率。
帆板控制系统的设计与实现
帆板控制系统的设计与实现一、引言帆船是一种以帆作为动力的水上交通工具，它利用风力推动帆板在水面上行驶。
帆板的控制系统是帆船的核心部件，其设计与实现直接影响帆船的航行性能和安全性。
本文将介绍帆板控制系统的设计与实现，包括系统架构、传感器选取、控制算法以及系统实现等方面。
二、系统架构设计帆板控制系统的架构设计需要考虑到系统的可靠性、稳定性和灵活性。
一般而言，帆板控制系统可以分为传感器模块、控制模块和执行器模块三个部分。
1. 传感器模块：传感器模块用于感知环境信息，常见的传感器包括风速传感器、陀螺仪、气压传感器等。
通过这些传感器可以获取风力、船体姿态、气压等参数，为控制模块提供所需的数据。
2. 控制模块：控制模块负责根据传感器获取的信息制定合理的控制策略，并输出控制信号来调整帆板的角度和位置。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等，根据实际需求选择合适的控制算法。
3. 执行器模块：执行器模块将控制信号转化为动力输出，用于调整帆板的角度和位置。
常见的执行器包括电机、舵机等，其选择要考虑到系统的响应速度、扭矩输出等因素。
三、传感器选取为了准确感知环境信息，需要选择合适的传感器，下面介绍几种常用的传感器：1. 风速传感器：风速传感器用于测量风的强度和方向，基于这些信息可以判断风的力度和来源，从而调整帆板的角度和位置。
2. 陀螺仪：陀螺仪用于测量帆板相对于地球的角位移和角速度，通过获取帆板的姿态数据，可以对控制模块进行反馈，实现更精确的控制。
3. 气压传感器：气压传感器用于测量大气压力，通过获取气压数据可以间接了解风的强度和变化情况，进而作出相应的调整。
四、控制算法设计控制算法是帆板控制系统的核心，它决定了帆板的调整速度和精度。
常见的控制算法包括PID控制算法和模糊控制算法。
1. PID控制算法：PID控制算法是一种基于反馈调整的控制算法，通过测量系统输出和期望输出之间的误差，通过比例、积分和微分三个部分的调节来实现闭环控制。
帆板控制系统的鲁棒性分析及改进方法研究
帆板控制系统的鲁棒性分析及改进方法研究简介：帆板控制系统是指用于调整帆板角度以准确捕捉风能的控制系统。
在帆板能源利用领域，鲁棒性是一个重要的指标，旨在保证系统在各种外部扰动下的稳定性和可靠性。
本文将对帆板控制系统的鲁棒性进行分析，并研究改进方法，以提升系统的稳定性和可靠性。
一、鲁棒性分析1. 外部扰动的分析：首先，对帆板系统中可能遇到的外部扰动进行详细分析。
这些扰动可能包括：风速变化、风向变化、船体运动等。
2. 系统响应的分析：通过数学模型建立系统的状态空间方程，并分析系统对于不同外部扰动的响应情况，考虑到系统的跟踪误差和稳定性。
二、鲁棒性改进方法研究1. 鲁棒控制设计：基于鲁棒控制理论，设计出一种对外部扰动具有强鲁棒性的控制器。
具体包括：a. H∞控制方法：利用H∞控制方法将系统的鲁棒性分析转化为一个优化问题，设计出具有强稳定性和鲁棒性能的控制器。
b. μ合成控制方法：利用μ合成控制方法对帆板系统进行频域分析，并设计出一个具有强鲁棒性的控制器。
2. 鲁棒估计器设计：针对帆板系统中存在的不确定性，设计出一种鲁棒估计器来对系统进行状态估计和鲁棒性优化。
具体包括：a. 鲁棒滤波器设计：采用鲁棒滤波器对传感器测量信号进行滤波和融合，以提高测量的准确性和可靠性。
b. 鲁棒辨识算法：利用鲁棒辨识算法对系统的参数进行估计和辨识，以提升系统的鲁棒性和准确性。
3. 鲁棒策略优化：通过优化策略，对帆板系统的鲁棒性进行进一步改进。
具体包括：a. 高鲁棒性控制策略：通过改进控制策略，增强系统对外部扰动的抵抗能力，提升鲁棒性和稳定性。
b. 多模型控制策略：利用多模型控制策略，将帆板系统分成不同的模型区域，并分别设计控制器，以提高系统的稳定性和鲁棒性。
总结：帆板控制系统的鲁棒性分析及改进方法的研究对于提升系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
通过对外部扰动的分析，建立系统的数学模型，并设计合适的控制策略和估计器，可以提高系统对外部扰动的鲁棒性。
帆板控制系统设计与优化研究
帆板控制系统设计与优化研究导论帆板控制系统是一种广泛应用于航海领域的自动化控制系统，它通过控制帆板的运动以实现船只的航行。
本文旨在研究帆板控制系统的设计与优化，以提高帆船的航行性能。
一、帆板控制系统的基本原理帆板控制系统由传感器、执行器和控制器组成。
传感器用于感知船只和环境状态，执行器用于控制帆板的角度和位置，控制器根据传感器的反馈信号和预设目标进行决策和控制。
1.1 传感器传感器是帆板控制系统的重要组成部分，常用的传感器包括风速传感器、陀螺仪、罗盘等。
风速传感器用于监测风的强度和方向，陀螺仪用于测量船只的姿态和运动状态，罗盘用于确定船只的航向。
1.2 执行器执行器是帆板控制系统的核心部件，常见的执行器包括电机、舵机等。
电机用于控制帆板的旋转角度，舵机用于控制帆板的倾斜角度。
1.3 控制器控制器是帆板控制系统的智能核心，它根据传感器的反馈信号和预设目标，通过算法进行决策和控制。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
控制器还可以根据航行条件进行自适应调整，以实现最优的航行性能。
二、帆板控制系统设计帆板控制系统的设计是一个综合考虑航行需求、技术参数和成本效益的过程。
下面介绍帆板控制系统设计中的关键要素。
2.1 航行需求在帆板控制系统设计中，首先需要确定船只的航行需求。
包括航行速度、航向精度、船身稳定性等方面。
根据航行需求，可以进一步确定帆板的形状和大小，以及控制系统的参数。
2.2 技术参数帆板控制系统的技术参数包括帆板的旋转速度、倾斜角度的调节范围、传感器的精度等。
这些参数需要根据航行需求和实际环境进行合理选择和调整。
2.3 系统稳定性帆板控制系统的稳定性是系统设计中的重要考虑因素之一。
合理选择传感器的采样率和控制器的工作频率，确保系统的稳定性，避免帆板的剧烈震荡和船只的不稳定。
2.4 系统可靠性帆板控制系统的可靠性是设计中的另一个关键因素。
在系统设计中，需要选择可靠性高的传感器和执行器，确保系统的长时间稳定运行。
帆板控制系统
帆板控制系统1. 简介帆板控制系统是一种以船帆为动力的船只导航系统，通过控制帆的角度和位置来控制船只的方向和速度。
本文档将介绍帆板控制系统的工作原理、系统组成和控制方法。
2. 工作原理帆板控制系统的工作原理基于侧推力的产生。
当帆被倾斜或转动时，风的作用力将使帆板受到侧向的推力，从而改变船只的运动方向和速度。
通过控制帆的倾斜角度和转动角度，可以实现对船只的精确控制。
3. 系统组成帆板控制系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 帆板帆板是帆板控制系统的核心组件，可以通过调整角度和位置来调节船只的运动。
帆板一般由轻质、坚固的材料制成，以保证系统的稳定性和耐用性。
3.2 帆索帆板和船体之间由帆索连接，帆索起到支撑和传递力量的作用。
帆索通常采用强度高、耐久性好的材料制成，以确保帆板能够承受风的作用力并保持稳定。
3.3 控制杆控制杆用于控制帆板的倾斜角度和转动角度。
通过控制杆的操作，船员可以根据需要调整帆板的角度和位置，从而实现对船只运动的控制。
3.4 风向指示器风向指示器用于监测风的方向，以便船员及时调整帆板的位置。
风向指示器通常采用旋转式或电子式的设计，可以准确地指示风的方向和强度。
4. 控制方法帆板控制系统有多种控制方法，常用的控制方法包括：4.1 高度控制高度控制是指通过调整帆板的倾斜角度来控制船只的运动高度。
倾斜角度越大，船只的运动高度越高；倾斜角度越小，船只的运动高度越低。
船员可以根据需要调整倾斜角度，以实现对船只高度的精确控制。
4.2 转向控制转向控制是指通过调整帆板的转动角度来控制船只的运动方向。
当帆板与船体垂直时，船只将保持直线运动；当帆板转动一定角度后，船只将改变方向。
船员可以通过控制杆来调整转动角度，从而实现对船只转向的控制。
4.3 速度控制速度控制是指通过调整帆板的倾斜角度和转动角度来控制船只的运动速度。
当帆板倾斜角度较大时，船只的运动速度较快；倾斜角度较小时，船只的运动速度较慢。
通过综合调整倾斜角度和转动角度，船员可以精确控制船只的速度。
帆板控制系统设计与实现
帆板控制系统设计与实现[引言]随着人们对可再生能源的需求不断增加，太阳能发电作为一种清洁、可持续的能源形式，受到越来越多的关注和应用。
而帆板作为太阳能发电的核心组件，帆板控制系统的设计与实现对提高太阳能发电系统的效率和可靠性至关重要。
本文将重点讨论帆板控制系统的设计与实现。
[帆板控制系统的工作原理]帆板控制系统是用于控制帆板转动与追踪太阳光线，以最大程度地提高帆板的太阳光吸收效率。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 光电传感器检测：光电传感器用于感知太阳光的强度和角度以及周围环境的光照条件。
通过光电传感器的检测，系统可以获取太阳位置的信息，从而调整帆板的角度和方向。
2. 帆板追踪控制：根据光电传感器检测到的太阳光位置信息，控制系统将帆板转动至最佳角度，使其与太阳光垂直或以最大吸收光能的角度进行较小角度的偏离。
3. 自动防风控制：帆板在面对强风时需要自动调整角度，以减小风对帆板的冲击力，防止损坏。
帆板控制系统需要通过相关传感器及时感知到风力情况，并将风力信息与预设的安全阈值进行比较，当风力超过安全阈值时，系统应自动调整帆板角度以减小风力对帆板的影响。
[帆板控制系统的设计和实现]1. 系统架构的设计：帆板控制系统的设计需要考虑到系统的可靠性、稳定性和实用性。
可以采用分布式控制器的架构设计，将系统分为传感器模块、控制模块和执行模块三个部分。
- 传感器模块：包括光电传感器和风力传感器等，用于感知环境信息。
- 控制模块：将传感器采集的信息进行处理和分析，确定帆板所需的角度和方向，并通过控制算法实现帆板位置的控制。
- 执行模块：根据控制模块计算得到的控制信号，控制帆板实际转动。
2. 控制算法的选择：根据帆板控制系统的需求和实际情况，选择合适的控制算法。
- 追踪算法：可采用PID控制算法来控制帆板的转动，保持帆板与太阳光的最佳角度。
- 防风算法：根据风力传感器检测到的风力信息，采用反馈控制算法自动调整帆板角度，以减小帆板受到的风力冲击。
帆板控制系统的设计与优化
帆板控制系统的设计与优化帆板控制系统是指用于控制帆板的定向和角度，以便最大化利用风能的系统。
下面将为您详细介绍帆板控制系统的设计和优化。
一、帆板控制系统的设计1. 确定帆板控制系统的目标：在设计帆板控制系统之前，需要明确控制系统的目标是什么。
例如，是否追求最大化功率输出，还是追求最大化航行速度。
2. 选择帆板控制器：帆板控制器是指用于控制帆板角度和定向的设备。
常见的帆板控制器有手动控制器、自动控制器以及智能控制器。
根据实际需求选择合适的控制器。
3. 设计帆板支架和传动系统：帆板支架是用于连接帆板和控制器的框架结构，传动系统则是用于将控制器的信号传递给帆板。
在设计过程中，需要考虑支架的强度和稳定性，并选择适合的传动方式，如电动传动、液压传动等。
4. 选择传感器：传感器是帆板控制系统的重要组成部分，用于感知环境和帆板状态。
常见的传感器包括风速传感器、陀螺仪、倾斜传感器等。
根据实际需求选择合适的传感器，并将其与控制器进行连接。
5. 确定控制算法：控制算法是帆板控制系统的核心部分，用于根据传感器数据和目标要求，计算出控制信号控制帆板的运动。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
根据实际需求选择合适的控制算法，并对其参数进行优化。
二、帆板控制系统的优化1. 优化控制算法：控制算法的优化是提高帆板控制系统性能的关键。
可以通过调整控制算法的参数，如比例系数、积分时间常数和微分时间常数等，来提高系统的响应速度和稳定性。
此外，可以采用自适应控制算法，根据实时环境和帆板状态调整控制策略。
2. 优化传感器：传感器的性能和准确度对系统的控制精度有重要影响。
可以通过选择更精准的传感器、增加传感器的采样频率以及提高传感器的信噪比，来提高系统的控制精度。
3. 优化帆板支架和传动系统：帆板支架和传动系统的优化可以提高帆板控制系统的稳定性和可靠性。
可以通过改善支架结构的刚性和稳定性，选择更高效的传动方式（如直线传动、螺旋传动等），来减小系统的能耗和成本，并提高系统的性能。
帆板控制系统的设计与分析
帆板控制系统的设计与分析一、引言帆板控制系统是帆船的核心组成部分，它通过控制帆板的位置和角度，以实现帆船的航向控制。
本文将对帆板控制系统进行设计与分析，以实现帆船的最佳航行性能。
二、帆板控制系统的设计1. 帆板控制器的选择：帆板控制器是控制帆板位置与角度的关键设备。
在选择控制器时，需考虑其精度、可靠性、响应速度和通信接口等因素。
针对不同类型的帆船，可以选择适合的驱动方式，如电机驱动或液压驱动等。
2. 传感器的应用：为实现对帆板位置与角度的准确控制，需要搭配合适的传感器。
例如，倾斜传感器可用于测量帆板的倾斜角度，方向传感器可用于测量帆板的旋转方向。
传感器的选择要考虑其精度、稳定性和适应环境能力等因素。
3. 控制算法的设计：根据帆船的动力学特性和航行需求，设计合适的控制算法。
控制算法应考虑到风速、风向等外部环境因素，以实现帆板位置和角度的自适应调节。
常用的控制算法有PID控制、模糊控制和智能控制等，根据实际情况选择合适的算法。
三、帆板控制系统的分析1. 动力学模型分析：通过建立帆船的动力学模型，可以对帆板控制系统进行分析。
帆板控制系统的设计要充分考虑帆船的姿态稳定性、操纵性和对外部环境的适应性。
利用数学分析方法，可以优化系统设计，以达到预期的性能指标。
2. 性能评估与优化：通过对帆板控制系统的性能进行评估，可以确定系统的可行性和改进方向。
通过仿真软件或实验研究，可以评估系统的控制精度、响应速度、稳定性等指标。
在此基础上，进行系统参数的优化调整，提高帆船的航行性能。
3. 系统可靠性与安全性分析：帆船在复杂的海洋环境中航行，系统的可靠性和安全性至关重要。
需要对帆板控制系统进行故障诊断与容错设计，确保系统的可靠运行。
此外，还要进行系统的安全性评估，避免潜在的风险。
四、结论本文对帆板控制系统的设计与分析进行了详细阐述。
通过选择合适的帆板控制器和传感器，设计合理的控制算法，可以实现帆船的良好航行性能。
通过动力学模型分析和性能评估，可以优化系统设计，提高帆船的控制精度和可靠性。
帆板控制系统
Ｃｏ ｍｍ ｉｔｅ ｉ ｔｏ ａ ｎ ｅ ｇ ａ ｕ ｔ ｅ ｔｏ ｉ Ｄｅ ｉ ｎ Ｃｏ ｔｓ （ ｐ ｃａｉｔｇ ｏ ｐ） ｉ ０ １ Ｔｈ ｎ ｓ ｒｉｇ ｔｅ ｎ Ｎａ ｉｎ ｌＵ ｄ ｒ ｒ ｄ ａ ｅＥｌｃｒ ｎｃ ｓｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｅ ｉｌ ｒ ｕ ｓ ｎ ２ １ ． ｅ ｗｉｄ ｕ ｆｎ
・４ ・ ２
（ ３ ４ 总 ７）
帆 板 控 制 系 统
２ １ 焦 ０２
文 章 编 号 ：０ ３５ ５ （０ ２ ０— ０２０ １ ０—８ ０ ２ １ ） ５０ ４—４
帆 板 控 制 系统
张 扬
（ 山西 职 业技 术 学 院 ， 原 太 ０００） ３ ０ ６
摘
要 ： ２ １ 年 全 国大 学 生 电子制 的 帆 板 控 制 系 统 实 现 比赛 题 目的 要 求 ， 在 ０１ 专 中 作 被
ｔ ｅ ＬＣＤ ｃ ｅ ｎ ｈ ｓ ｒ ｅ ．Ａｆ ｅ ｅ ｕ ｇ ｎ ｎ ａ ａ ｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ， ｈ ｕ ｃ ｉ ｎ ｎ ｅ ｕ ｒ ｍ ｅ ｔ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｔ ｐ ｃ ｉ ｔｒｄ ｂ ｇ ｉｇ ａ ｄ ｄ ｔ ａｃ ｌｔ ｏ ｔ ｅ ｆ ｎ ｔｏ ｓ ａ ｄ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｏ ｈ ｏ ｔ ｓ ｏ ｉ ｓ ｒ ａ ｉｅ ｅ ｌｚ ｄ，ａ ｄ ｓ ａ ｌ ｐ ｒ ｔ ｎ ｎ ｔｂ ｅｏ ｅａ ｉ ． ｏ
时 ， 得 了 山西赛 区二等 奖 。比赛题 目为 帆板控 制 系 取 统， 系统要 求 实现 由风机吹 动帆板在 不 同的角度 ， 现 实
ｉｐ ｔｃ ｎ ｒ ｌｓｇ ａ ，ａ ｄ ａ ｊ ｓ ｈ ｉｅｏ ｈ ３３ｍｏ ｏ ｐ ｅ ｏ ｔｏ ｆｗｉｄ，ｔ ｅａ ｇｅ ｓ ｎ ｏ Ｏ ｄ ｔ ｃ ｈ ｎ ｕ ｏ ｔｏ ｉｎ ｌ ｎ ｄｕ ｔｔ ｅｓｚ ｆｔ ｅＩ（ ｔ ｒｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｎ ｈ ｎ ｌ ｅ ｓ ｒｔ ｅ ｅ ｔｔ ｅ
帆板控制系统关键技术研究与应用
帆板控制系统关键技术研究与应用一、帆板控制系统的概述及应用背景帆板控制系统是一种用于控制和调整帆板姿态的技术系统。
帆板作为一种利用风力推动船只行驶的装置，其控制系统的研究和应用对于提高船只的操纵性、加速效能和安全性具有重要意义。
本文将就帆板控制系统的关键技术进行研究与应用的相关内容进行探讨。
二、帆板控制系统的关键技术1. 帆板控制系统的传感技术帆板控制系统需要准确感知帆板的姿态和环境状态，以便进行相应的控制调整。
传感技术的研究与应用对于帆板控制系统的性能至关重要。
常用的传感技术包括惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）、风速、风向传感器等。
2. 帆板控制系统的控制算法控制算法是帆板控制系统的核心部分，其任务是根据传感器获取的数据，通过合理的数学模型和控制算法，实现对帆板姿态的精确控制。
常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法和模型预测控制算法等。
3. 帆板控制系统的动力学模型研究帆板控制系统的动力学模型研究是实现高效控制的重要基础。
通过建立准确可靠的动力学模型，可以提高帆板控制系统的响应速度、稳定性和全局最优性。
动力学模型研究的关键是分析帆板受到的外部风力和水流力对帆板姿态的影响。
4. 帆板控制系统的通信技术帆板控制系统需要进行远程通信，以实现对帆板的远程控制和监测。
通信技术的研究与应用可以提高帆板控制系统的可靠性和实时性。
常用的通信技术包括无线通信技术、物联网技术和卫星通信技术等。
5. 帆板控制系统的电力系统帆板控制系统需要提供电源支持，以满足各个系统组件的电力需求。
电力系统的设计和优化对于保证帆板控制系统的稳定性和可靠性非常重要。
常用的电力系统包括储能装置、电池管理系统和电力转换器等。
6. 帆板控制系统的安全保护技术帆板控制系统的安全保护技术是防止系统出现故障和意外情况的重要手段。
安全保护技术的研究和应用可以有效地保护帆板和船只的安全。
常用的安全保护技术包括系统故障判断与处理、紧急停机装置和过载保护装置等。
帆板控制系统设计与建模
帆板控制系统设计与建模I. 引言帆板控制系统是一种用于调整帆板姿态和控制船只航向的关键系统。
在航海中，帆板控制系统的设计和建模对于确保船只行驶的稳定性和安全性非常重要。
本文旨在介绍帆板控制系统的设计原理和建模方法，以及相关的控制策略和实现技术。
II. 帆板控制系统设计原理1. 帆板控制系统组成帆板控制系统由帆板、驱动装置、传感器和控制器组成。
帆板用于调整船只的航向，驱动装置通过调整帆板的角度来改变帆板的姿态，传感器用于检测船只的航向和风向，控制器根据传感器的反馈信号来控制驱动装置。
2. 帆板姿态控制原理帆板姿态控制是通过调整帆板的角度来控制船只的航向。
根据航行需要和风向信息，控制器计算帆板的最佳角度，并向驱动装置发出控制信号。
驱动装置根据控制信号来调整帆板的角度，从而实现船只的航向控制。
III. 帆板控制系统建模方法1. 系统建模帆板控制系统可以通过物理建模方法进行模拟和仿真。
可以使用刚体动力学方程描述帆板的运动和力学特性，通过数学建模来实现帆板控制系统的仿真。
2. 状态空间模型帆板控制系统可以使用状态空间模型进行建模和分析。
状态空间模型将系统的动态行为用矩阵形式表示，包括状态向量、输入向量和输出向量。
可以通过求解状态方程和输出方程来分析系统的稳定性和响应特性。
IV. 帆板控制系统的控制策略1. PID控制PID控制是帆板控制系统常用的控制策略之一。
PID控制通过比较目标值和反馈信号来计算控制误差，并根据比例、积分和微分项来调整控制器的输出信号。
PID控制可以实现帆板的精确控制和稳定性。
2. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，适用于复杂、非线性的控制系统。
模糊控制通过建立模糊规则和模糊推理系统来实现帆板控制。
模糊控制可以根据实际情况动态调整控制策略，具有良好的适应性和鲁棒性。
V. 帆板控制系统实现技术1. 传感器技术帆板控制系统需要使用传感器来检测船只的航向和风向。
传感器技术包括陀螺仪、罗盘、风速传感器等，可以提供准确的船只姿态和环境信息，用于控制算法的计算和决策。
帆板控制系统
帆板控制系统摘要：本系统以单片机和PWM为控制和处理核心，实现了对帆板角度的控制。
此设计分为三部分：用单轴倾斜角传感器SCA60C检测帆板倾斜角度；通过A/D 转换将模拟量变换成数字量；利用驱动元件驱动直流风扇的转动，从而达到控制帆板角度自动旋转的目的。
此外，系统可在液晶显示器上显示角度值，键盘设定帆板转角。
系统采用键盘输入，液晶显示输出，人机交互灵活，界面友好，操作简单。
关键词：单片机角度传感器MAX197 UNL2003 直流风扇一、系统方案1.题目任务要求及相关指标要求分析系统主要分为：主控制器模块、角度检测模块、A/D转换模块、键盘模块和显示模块等部分组成。
A/D转换模块的指标都不高，实现起来比较容易。
系统重点应解决的是主控制器模块和角度检测模块。
主控制模块通过调节PWM控制直流风扇转速，角度检测模块利用角度传感器检测帆板倾斜角度。
对角度传感器的使用是这个设计的关键也是难点。
2.方案的比较与选择(1)角度测量XXXXXXXXXXXXXXX方案一：霍尔元件。
XXXXXXXXX方案二：角度传感器。
XXXXXXXXXXXXXXXXXX所以系统采用方案二实现。
(2) A/D转换器方案方案一：ADC0804。
XXXXXXXXXXX方案二：MAX197。
所以系统采用方案二。
图1-1 系统整体实现框图3.总体方案设计如图1-1所示为系统的整体实现框图。
系统由主控制器模块、角度检测模块、A/D转换模块，键盘模块和显示模块等部分组成。
主控制模块采用XXXXXXXXXXX。
角度检测模块采用XXXXXXXXXXXXA/D转换模块采用XXXXXXXXXXX二、理论分析与设计1.角度传感器的设计XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX如图2-1所示，采用带内平坦的巴特沃斯滤波器，低通级联高通，连成压控电压源电路（VCVS ）形式。
采用快速设计算法，先确定c f 和C ，再计算出R 1、R 2、C 1。
计算公式为公式3-1至3-4。
智能化帆板控制系统设计与实现
智能化帆板控制系统设计与实现一、引言智能化帆板控制系统是为了实现帆板的自动控制和优化调整而开发的一种智能系统。
通过对帆板进行智能化控制，可以提高帆板的利用效率和稳定性，从而实现能源的可持续利用和环境保护。
本文将介绍智能化帆板控制系统的设计与实现，包括系统的结构设计、硬件与软件的实施、算法的选择和系统性能的评估等内容。
二、系统结构设计智能化帆板控制系统的结构主要包括传感器模块、控制模块和执行器模块。
传感器模块负责采集帆板的状态信息，包括光线强度、风向风速等数据；控制模块根据传感器模块的信息，通过算法对帆板进行自动控制；执行器模块根据控制模块的指令，对帆板进行调整和控制。
三、硬件实施为了实现智能化帆板控制系统，需要选择合适的硬件设备进行实施。
传感器模块可以选择光敏电阻、温度传感器等，用于采集帆板的状态信息；控制模块可以选择微控制器或者单片机，用于控制算法的运行和参数的优化；执行器模块可以选择电机或舵机等，用于对帆板进行调整和控制。
四、软件实施在智能化帆板控制系统中，软件实施是至关重要的部分。
首先，需要编写传感器数据采集的程序，实时读取传感器模块的数据，并进行数据处理和存储。
其次，需要编写控制算法的程序，根据传感器模块的数据进行智能化控制，并对控制结果进行实时监测和反馈。
最后，需要实现用户界面的设计，方便用户对控制系统进行设置和监控。
五、算法选择智能化帆板控制系统的核心是控制算法的选择和优化。
常见的算法包括PID控制算法、模糊控制算法和遗传算法等。
在选择算法时，需要考虑帆板控制的复杂性、系统的稳定性和控制效果等因素，综合权衡选择最合适的算法。
六、系统性能评估为了评估智能化帆板控制系统的性能，可以通过实验和仿真来进行。
实验可以在实际环境下进行，通过对帆板的实际控制和调整，来评估系统的稳定性和控制效果。
仿真可以通过建立帆板控制系统的数学模型，进行计算机仿真，来评估系统的响应速度和控制精度。
七、结论智能化帆板控制系统的设计与实现是为了提高帆板的利用效率和稳定性。
帆板控制系统
摘要本系统是基于 STC12C5A60S2的帆板控制系统，该系统由电源模块，角度检测模块，单片机控制模块，风扇驱动模块，显示模块等组成。
该系统通过角度传感器对帆板角度进行实时测量，并反馈给单片机，通过模糊控制算法对风扇转速进行控制，从而达到对风力的控制，进而实现对帆板角度的精确控制。
该系统实现了题目的设计要求，并且精密度高，稳定性好，具有高度的智能化。
关键词：帆板角度传感器调速装置风扇AbstractThe system is based on the STC12C5A60S2 windsurfing control system, which by the power supply module, angle of detection modules, single-chip control module, fan-driven modules, display modules and other components.The angle of the sensor system through the perspective of real-time measurement of panels, and fed to the microcontroller through the fuzzy control algorithm to control the fan speed to achieve control of the wind, thus achieving precise control of the angle of windsurfing. The system implements the subject of design requirements, and high precision, good stability, is highly intelligent.Keywords: Windsurfing ; Angle Sensor; Fan Speed; Control Device目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)一、帆板控制系统设计方案 (3)1．帆板控制系统示意图 (3)2．设计方案 (3)二、理论分析与计算 (4)1．风扇控制电路 (4)2．角度测量原理 (4)3．控制算法 (4)三、电路与算法设计 (5)1．风扇控制电路设计 (5)2．控制算法设计与实现 (5)3．电路图设计 (5)4．程序设计流程图 (7)四、测试方案与测试结果 (7)1．调试方案与仪器 (7)2．测试结果及数据 (8)3．测试结果分析及总结 (8)附录一：系统主控电路图 (9)附录二：电源模块电路图 (9)帆板控制系统的设计一、帆板控制系统设计方案1．帆板控制系统示意图图1帆板控制电路示意图2．设计方案方案一：风扇采用台式计算机散热风扇，帆板采用塑料材质，显示模块选用1602液晶屏显示。
帆板控制系统的设计与性能分析
帆板控制系统的设计与性能分析一、引言帆板控制系统是一套用于控制太阳能帆板姿态、跟踪太阳并实现最大能量收集的系统。
本文将详细介绍帆板控制系统的设计原理、硬件构成、工作流程以及性能分析。
二、设计原理帆板控制系统的设计原理主要包括姿态控制和太阳跟踪两部分。
1. 姿态控制姿态控制用于将帆板方向调整到最佳的角度，以便最大限度地吸收太阳能。
常用的姿态控制方法有两轴控制和三轴控制。
两轴控制主要调整帆板的俯仰角和方位角，而三轴控制则还需调整滚动角。
通过精确的算法计算出当前太阳位置和帆板状态，通过控制电机或伺服系统实现帆板的姿态控制。
2. 太阳跟踪太阳跟踪用于保持帆板始终对准太阳，以充分利用太阳能。
太阳跟踪方法包括了开环控制和闭环控制。
开环控制是根据经验或预先计算的数据来确定帆板的方向，通常以一定的时间间隔更新。
而闭环控制则是通过传感器实时检测太阳位置，根据反馈信号进行精确调整。
三、硬件构成帆板控制系统的硬件构成主要包括传感器、执行机构、控制器和电源等。
1. 传感器帆板控制系统常用的传感器有光敏传感器、姿态传感器和角位传感器等。
光敏传感器用于检测太阳位置，姿态传感器用于测量帆板的角度，角位传感器用于监测帆板的位置。
2. 执行机构执行机构主要包括电机、伺服系统和气动系统等，用于实现帆板姿态的调整和太阳跟踪的运动。
3. 控制器控制器是帆板控制系统的核心，用于处理传感器反馈信号、计算控制算法，并通过控制执行机构实现对帆板的控制。
4. 电源帆板控制系统的电源主要使用太阳能电池板或者外部供电，用于为传感器、执行机构和控制器等提供电力。
四、工作流程帆板控制系统的工作流程主要包括数据采集、数据处理和控制决策三个阶段。
1. 数据采集数据采集阶段是通过传感器实时采集帆板位置、太阳位置等数据，并将其传输给控制器进行处理。
2. 数据处理数据处理阶段是控制器对采集到的数据进行处理，包括计算太阳位置、帆板姿态角度等，然后根据预设算法进行优化计算。
帆板控制系统设计报告书
帆板控制系统设计报告书# 帆板控制系统设计报告书一、引言随着可再生能源的发展和利用，太阳能发电技术成为广泛关注的研究领域。
帆板作为太阳能发电系统中的核心部件，其方向和角度的调整对发电效率具有重要影响。
为此，我们设计了一套帆板控制系统，旨在实现帆板的自动定位和调整，提高太阳能发电系统的效率。
二、系统概述本帆板控制系统主要由传感器模块、控制模块和执行机构模块组成。
传感器模块用于获取光照强度和帆板方向角等信息，控制模块根据传感器信息进行判断和控制指令生成，执行机构模块用于帆板的定位和调整。
三、系统设计# 1. 传感器模块传感器模块采用光敏电阻和方向传感器，分别用于感知光照强度和帆板的方向角。
光敏电阻放置在帆板表面，通过测量光敏电阻的电阻变化来判断光照强度的变化。
方向传感器安装在帆板底座上，用于测量帆板的方向角，并将数据发送给控制模块进行处理。
# 2. 控制模块控制模块负责接收传感器模块的数据，并根据设定的算法进行分析、计算和决策。
控制模块的设计以实现以下功能为目标：- 根据光敏电阻的数据，判断光照强度是否达到发电的最佳状态，如果达到最佳状态，不进行调整；否则，进入下一步；- 根据方向传感器的数据，判断当前帆板的方向角是否偏离最佳朝向，如果偏离较大，生成调整指令；否则，继续监测光照强度；- 根据生成的调整指令，调整执行机构模块的动作。
# 3. 执行机构模块执行机构模块主要由电机和控制装置组成。
电机安装在帆板支架上，通过与控制装置的连接，实现帆板方向角的调整。
控制装置接收控制模块的指令，控制电机的转动方向、转速和角度，使帆板能够根据需要的方向进行调整。
四、系统特点和优势# 1. 自动调节能力本帆板控制系统能够根据实时的光照和帆板方向角信息，自动调节帆板朝向，实现最佳发电效果。
不需要人工干预，大大减少了操作成本和人力资源的利用。
# 2. 高效能源利用通过精确的控制和调节，本系统能够将帆板始终保持在光照最强的方向，提高太阳能发电系统的光电转换效率，实现高效能源利用。
帆板控制系统完整版
帆板控制系统（F题）摘要以STC89C52RC为控制核心设计帆板控制系统。
系统主要包括主控模块、角度监测模块、风扇驱动模块、A/D转换模块、按键模块、LCD液晶显示模块、声光报警模块和电源模块。
首先角度传感器将监测到的信号送入A/D采集，然后单片机处理采集到的信号得到角度值，实时显示到液晶屏上。
同时根据实时监测到的角度值，调节加减按键控制PWM脉冲的占空比，使风帆转动到设定的角度，最终实现题目的要求。
经测试系统功能齐全，执行速度快，各项性能指标均达到了设计要求。
关键词：STC89C52 A/D转换器角度传感器风扇转速控制1 方案论证与选择1.1系统基本组成题目要求设计制作一个帆板控制系统，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改变翻帆板转角 。
根据这些要求，确定了本作品主要由主控模块、角度监测模块、风扇驱动电路模块、A/D 转换模块、按键模块、LCD 液晶显示模块、声光提示模块和电源模块构成。
系统框图如图1所示。
单片机帆板（角度监测）风扇驱动电路键盘电源模块LCDA/D 声光提示风扇风1.2 各模块方案论证与选择 1.2.1主控制器模块选择与论证方案一：采用DSP 作为控制器。
DSP 具有强大的控制和信号处理能力，片内具有快速RAM 和flash 。
本题主要利用处理器控制风扇的转速，数据处理方面要求不高。
方案二：采用STC89C52RC 单片机。
该单片机技术成熟，调试方便，价格便宜，在本题数据量不大的情况下完全可以完成风扇转速的控制。
综上比较，采用方案二。
1.2.2 角度监测方案比较方案一：采用倾角传感器监测。
倾角传感器通常可以同时监测X 轴、Y 轴两个方向的倾斜角度，能够精确测量、跟踪倾斜角的大小和变化。
但是测量角度时需要将倾角传感器安装在帆板上，增加了整个帆板装置的重量，同时倾角图1 帆板控制系统框图传感器的精度较高，测量时会将噪声信号带入控制系统，影响角度测量的精度。
方案二：采用角度传感器监测。
基于微控制器的帆板控制系统设计与实现
基于微控制器的帆板控制系统设计与实现一、引言帆板控制系统在航海、航空等领域具有重要的作用，它能够根据环境条件自动调整帆板的角度，以实现最佳的航行效果。
本文将介绍基于微控制器的帆板控制系统的设计与实现。
二、系统设计1. 系统架构基于微控制器的帆板控制系统主要由以下几部分组成：- 微控制器单元：负责接收传感器数据、进行运算和判断，并输出控制信号。
- 传感器单元：用于感知环境条件，如风速、风向等。
- 接口电路：将传感器单元输出的模拟信号转换为微控制器能够接受的数字信号。
- 执行机构：控制帆板的转动，如电机、伺服机构等。
2. 系统功能基于微控制器的帆板控制系统主要具有以下功能：- 实时感知环境条件：通过传感器获取环境条件，如风速、风向等数据。
- 自动调整帆板角度：根据当前环境条件和预设的航行目标，自动调整帆板角度，以实现最佳航行效果。
- 手动控制功能：在需要人为干预时，提供手动控制界面，以手动控制帆板角度。
- 保护机制：监测系统状态，当出现异常情况时，采取相应的保护措施，如减小帆板角度、停止动作等。
3. 硬件设计基于微控制器的帆板控制系统的硬件设计包括以下几个方面：- 微控制器的选择：根据系统功能和性能需求选择适合的微控制器，如STM32系列。
- 传感器的选择：根据系统需求选择适合的传感器，如风速、风向传感器。
- 电机或伺服机构的选择：根据帆板控制需求选择适合的执行机构，如直流电机、舵机等。
- 电源设计：设计单元电源和传感器电源，满足系统运行和传感器工作的需求。
4. 软件设计基于微控制器的帆板控制系统的软件设计包括以下几个方面：- 传感器数据采集：通过接口电路将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便微控制器进行处理。
- 控制算法设计：根据系统功能需求设计控制算法，以实现自动调整帆板角度的功能。
- 用户界面设计：设计用户界面，方便用户进行手动控制和系统状态监测。
- 通信模块设计：如果需要与其他设备进行通信，设计相应的通信模块。
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帆板控制系统摘要：本系统以STM32F103ZE的ARM芯片为主控CPU，通过程序设计输出PWM信号给直流电机驱动板以驱动风扇上的直流电机，从而带动风扇的转动。
用LSM303DLH3三轴加速度传感器检测帆板偏转角。
可以用键盘设置PWM占空比来改变风扇风速以控制帆板的偏转角。
还可以直接设置帆板偏转角，CPU 根据设置的偏转角和三轴加速度传感器检测的帆板偏转角的差，自动调节PWM 的占空比改变风扇风力大小，使帆板自动偏转到设定角度。
通过LCD5110的液晶显示模块，可以实时数字显示帆板的偏转角和调节风力大小占空比。
关键词：STM32 加速度传感器PWM 偏转角帆板Abstract:This system to the ARM chips STM32F103ZE as control core, through the program design PWM signal output, in the to control dc motor drives board. With LSM303DLH3 sensor chip transmission Angle to signal to adjust the motor to control PWM signal motor speed. At the same time use the keyboard can be set rotation, adjust the panels of the chip, reached the PWM signal set the panels rotation Angle. The keyboard also can adjust the PWM signal, and then chip can adjust the fan speed, to change the panels of the rotation Angle through the regulation, and eventually to test LCD5110 liquid crystal display (LCD) module, show the panels of the deflection Angle.Key words: STM32 sailboard Angle sensor一、帆板控制系统总框架结构图和总体方案根据题目的要求，帆板控制系统由主控芯片模块，电机驱动模块、液晶显示模块，键盘模块等组成。
系统框图如图1。
并且对其中各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。
并作出了总结。
图1,系统框图1.1方案论证与比较1.1.1主控CPU模块；方案一：采用51单片机作为主控芯片。
方案二：采用STM32F103ZE作为主控芯片，其自带16通道12位A/D,多达7个定时器，资源丰富，功耗低，速度高，主频可达72Mhz，并且稳定性较强，但其编程有相应的库函数。
由于本系统有反馈控制，对实时性要求比较高，另外，考虑到系统会用到控制算法，需要CPU处理速度和运算能力相对比较高。
而且STM32本身自带PWM模块和IIC接口模块，编程和使用比较方便，不占用系统资源，因此综合考虑我们采用第二种方案；1.1.2风扇方案一，步进电机，步进电机时将电脉冲信号转变为角位移或线位移开环控制元，它的启动停止取决于脉冲，其惯性很小，步进电机可以精确控制转动步数和方向，是精确控制风扇的理想电机，由于步进电机功耗大，价格昂贵，而且在本题目中对电机的启动停止要求不高，而步进电机控制控制复杂，因此我们选用直流电机带动风扇。
方案二：采用直流电机，控制直流电机的外围电路容易实现，且控制简单，只需很少的外围电路，原理和驱动电路简单，直流电机，通过脉冲控制直流电机旋转性能好，并考虑到性价比的问题。
综合考虑，我们选择方案二在本题目中非常适合。
1.1.2 电机驱动模块方案一：用L298作驱动芯片方案二：BTS7960作驱动芯片BTS7960是半桥驱动芯片，就是说需要2个芯片来驱动一个电机，电流最高43A，其内阻很小，所以散热不是很厉害。
12V,1.35A1.1.3 LCD显示屏方案一：LED数码管显示：LED数码管驱动简单，它是实现显示角度的最简单的方案，而且显示较比清晰，但数码管，最大的缺陷是显示信息量有限。
方案二：LCD1602 ：LCD1602能够显示较数码管多的内容，但是不够清晰，而且我们在本次题目中要显示三行以上的内容。
方案三：LCD NOKIA 5110可以显示较为复杂的图形，在本题中我们要在三页上分别显示脉冲占空比、帆板实时转角、帆板角度的设定值，LCD NOKIA 5110显示屏可以胜任这份工作，所以我们选用方案三。
1.1.4 角度传感器方案一，（编码器）WDD35D-4电位器是角度传感器，其输出时模拟电压值，因此使用该角度传感器需要配合相应的A/D转换芯片，较为麻烦。
方案二，LSM303DLH（3轴数字加速度传感器）模块集成了芯片所需的所有电阻电容，仅需外接电源，地通过IIC接口直接读取数据，即LSM303DLH3轴数字加速度传感器模块输出为数字信号主芯片可直接处理，较为方便，所以我们经过讨论选用了第二种方案。
1.2最终方案经过反复的论证，我们最终确定了如下方案：1，采用STM32F103ZE为主控芯片。
2，采用直流电机带动风扇。
3，采用LCD NOKIA5110液晶显示屏。
4，选用LSM303DLH3轴数字加速度传感器模块和3轴数字电子罗盘六轴模块。
二，电路设计2.1.1电机驱动电路电机驱动模块由STM32F103ZET6主控芯片，实现对风扇的控制。
由于风扇选用的是直流电机，因此可以采用PWM调速，即通过调节输入信号占空比的大小来控制电机的加减速，从而达到控制风速的风力。
具体电路如图2所示。
GND图2 风扇电机驱动模块2,.1.2.液晶显示模块液晶显示应用的是NOKIA5110，该液晶显示清楚，显示信息量大，显示接口如图3所示。
图3 LCD5110显示模块2.13.键盘电路由于本题目控制的量不多，鉴于此，我们采用5个独立按键来分别控制传感器返回的角度值，设置角度的加减，显示占空比的加减，和一个确定键，具体电路见图4图四键盘电路2.14.声光提示电路本个题目的声光提示电路采用的是蜂鸣器和发光二极光，控制简单，方便，而且价格低廉，并能达到良好的效果，所以我们果断选择了它们，它们的功能便于进行调试，即蜂鸣器只有在误差范围以外就响了。
具体电路图如图五图五声光提示模块2.15.传感器模块电路LSM303DLH（3轴数字加速度传感器）模块可以通过IIC接口直接对数据进行处理，对于处理角度，效果很好的，具体电路图见图六图六, 角度传感器模块2.165V稳压电源模块（LM2940）主控芯片的供电电源是3.3V，其板上有个电压转换模块，可将不是3.3V的转换成3.3V，LM2940是低压差线性稳压器.，因此我们选择了他LM2940比7805的转换效率高。
因此我们选择了它，具体电路如图七图七5V稳压电路三．软件设计STM32系列微控制器采用C语言进行程序设计，开发调试环境为Keil4.，四．系统的测试与调试（一）.测试仪器：量角器、直尺、示波器、万用表，计算器，秒表。
（二）.测试方法和结果1、用手转动帆板时，显示帆板的转角θ如见表1。
当帆板垂直不动时，此时角度传感器反馈角度为0度。
然后，用手将帆板缓慢提升角度，观察并记录此时传感器反馈的角度。
保持现在的角度，用量角器测量并记录帆板当前的角度。
准备工作，用直尺测出帆板前方10厘米，将风扇至于测量点处，电路上电准备测试。
此时进行题目中的基本要求2，10cm 时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角θ能够在0~60°范围内变化，并要求实时显示θ的测试。
通过按键调节占空比PWM，使PWM逐渐增大观察显示屏上度数的变化，当PWM 逐渐增大时翻版角度逐渐加大，最终达到了60度实现此功能。
接下来测量基本要求3，通过按键将角度调节到45度，之后按启动按键，同时用秒表计时，按下启动开关后，PWM瞬间增大，风扇加速，最后帆板稳定在45度左右，并发出了声光报警秒表显示用间3.4秒，此功能完成3、发挥部分功能测试。
发挥部分1，当间距d=10cm 时，通过键盘设定帆板转角，其范围为0~60°。
要θ在5 秒内达到设定值，并实时显示θ。
最大误差的绝对值不超过5°通过键盘设定好角度，分别设定20,40,55度三个数值，用秒表分别计时到达各值的时间，数据如表 2。
范围为0~60°。
要求θ在5 秒内达到设定值，并实时显示θ。
最大误差的绝对值不超过5°。
在7-15范围内选取几个距离，7,9，12,15。
同时分别选取角度30°，35°，50°，60°按下启动开关分别记录多用时间，数据如表3。
五、结论经过紧张的三天四夜的奋力拼搏，与小组成员的通力协作，团结互助，终于完成了实验项目。
，经过为期四天的设计，感触颇深的是解决问题的方法、技巧。
使我们深刻地认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了大学三年的学习成果。
虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练。
但是我将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。
在这四天中，我们遇到许许多多问题，对待问题要多方法处理，多角度处理。
通过这几天的设计竞赛，我们不但增强了实践能力和协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，这对我们以后的学习和工作不无裨益。
当然，我们的设计还存在着一些缺陷，由于自身水平有限，有待于在将来设计中进一步提高，经过此次电子大赛让我们对电路的设计、调试有了深刻的印象，也深刻的体会到了共同协作和团队精神的重要性，提高了我们解决问题的能力，设计中还有欠缺的方面，今后的学习工作中会加以注意。
六、参考文献1. 黄智伟《全国大学生电子设计竞赛电路设计》北京航天航空大学出版社2008年。
2. 余小平奚大顺《电子系统设计基础篇》北京航天航空大学出版社2007年。
3. 高吉祥《全国大学生电子设计竞赛培训系列教程基本技能训练与单元电路设计》电子工业出版社2007年。
4. 高吉祥《全国大学生电子设计竞赛培训系列教程数字系统与制动控制系统设计》电子工业出版社2007年5. 陈永真《全国大学生电子设计竞赛试题精解选》电子工业出版社2007年6. 全国大学生电子设计竞赛组委会编《全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编》北京理工大学出版社2009年7. 高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之模拟电子线路设计.北京：电子工业出版社 20078 王济浩主编. 模拟电子技术基础（第二版）.济南：山东科学技术出版社七、附录附录一、部分电路原理图附录二、主程序流程图附录三、部分程序附录。