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自动乒乓球发球机设计及其控制系统的研究

作　者: 崔静
导　师: 刘少军
学　校: 中南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 乒乓球发球机 对转双轮 运动分析 发球模式
分类号: G846
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 632次
引　用: 1次
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内容摘要


为了使练习者能更好地学习乒乓球技术以达到健身和训练的目的,本文针对乒乓球发球的特点,从总体上设计了一种新型的乒乓球发球机:自动乒乓球发球机。本文综述了国内外乒乓球发球机的现状,对已有发球机的机械结构进行分析,根据所需实现的功能,提出了改进的设计方案。针对该发球机发球装置的缺陷,采用对转双轮的发球原理,使其能够实现旋转球和不旋球的发射;考虑原摆动装置的机械结构繁琐,不宜进行自动控制,对其进行了改进设计;此外,增加设计了升降装置,使发球功能更完善。根据乒乓球飞行过程的受力分析建立了数学模型,并利用MATLAB进行仿真,分析出控制落球点各参数的合理取值范围,得出其相互制约关系。论述了该自动乒乓球发球机的设计思想、工作原理、结构特点及控制系统,并详细介绍了该控制系统的设计过程,具体包括外围设备的选择、电动机的选择、PWM驱动器的选择等,论证说明了该控制系统的可靠性。改进后设计的乒乓球发球机是一种新型的、性价比高的自动型发球机,它可以发出各种适合练习者需要的球,利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行控制,以满足练习者的不同技术需求。同时设置了随机发球模式,对发球速度、发球角度和发球高度等参数进行随机化,实现落球点的随机变化。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 国内外乒乓球发球机的研究现状  8-12
    1.2.1 国外乒乓球发球机的研究现状  9-10
    1.2.2 国内乒乓球发球机的研究现状  10-12
  1.3 论文主要内容及课题意义  12-13
    1.3.1 课题研究的内容  12
    1.3.2 课题研究的现实意义  12-13
  1.4 小结  13-14
第二章 自动乒乓球发球机的机械系统设计  14-22
  2.1 改进前的乒乓球发球机简介  14-17
    2.1.1 改进前的乒乓球发球机的机械结构  14-15
    2.1.2 改进前的乒乓球发球机的工作原理  15-16
    2.1.3 改进前乒乓球发球机的结构分析  16-17
  2.2 自动乒乓球发球机的机械系统改进设计  17-20
    2.2.1 自动乒乓球发球机的摇摆机构改进设计  17-18
    2.2.2 自动乒乓球发球及的升降机构设计  18
    2.2.3 自动乒乓球发球机的发射机构改进设计  18-19
    2.2.4 自动乒乓球发球机的电动机选择  19-20
  2.3 小结  20-22
第三章 乒乓球的运动分析及发球机的参数设定  22-34
  3.1 自动乒乓球发球机的工作原理  22-33
    3.1.1 乒乓球飞行过程的力学分析  23-25
    3.1.2 乒乓球质心运动的数学模型  25-30
    3.1.3 乒乓球飞行过程的仿真分析  30-33
  3.2 自动乒乓球发球机的工作过程  33
  3.3 自动乒乓球发球机的技术参数  33
  3.4 小结  33-34
第四章 自动乒乓球发球机的控制系统设计  34-68
  4.1 总体设计  34-35
  4.2 自动乒乓球发球机硬件电路设计  35-46
    4.2.1 看门狗电路设计  35-37
    4.2.2 键盘和液晶显示电路的设计  37-42
    4.2.3 红外遥控系统的设计  42-44
    4.2.4 电动机转速测量电路设计  44-46
  4.3 电动机控制系统设计  46-56
    4.3.1 直流电动机的控制系统  48-53
    4.3.2 步进电动机的控制系统设计  53-56
  4.4 自动乒乓球发球机的软件设计  56-67
    4.4.1 软件设计分析  56-58
    4.4.2 软件设计流程图  58-64
    4.4.3 随机发球模式的程序设计  64-67
  4.5 小结  67-68
第五章 控制系统实验与结果分析  68-73
  5.1 系统调试  68-69
  5.2 控制系统实验  69-70
  5.3 实验结果分析  70-72
    5.3.1 直流电动机控制实验  70-71
    5.3.2 步进电动机控制实验  71-72
    5.3.3 发球机功能验证实验  72
  5.4 小结  72-73
第六章 结论  73-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79

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中图分类: > 文化、科学、教育、体育 > 体育 > 球类运动 > 乒乓球
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