一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義
1.國內外的發展現狀
針對板球控制系統的研究，目前國內研究的狀況如下：清華大學模糊控制教研組於2000 年前後開始對板球控制系統進行研究，提出了 t-s 多變數模糊控制方案，並在**環境下進行了軌跡規劃和跟蹤實驗。之後開發了基於視覺的板球控制系統**平台，設計模糊控制器，實現了對板球實驗平台的穩定控制。
大連理工大學的李洪興教授及其研究生設計了變論域模糊控制器，在 simulink 環境下進行**，相對位置式 pid 和增量式 pid 有較好控制效果，最後在自己研發的**平台上實現了小球對正方形和圓形的軌跡跟蹤，取得了較好的控制效果。吉林大學的田彥濤教授及其研究生設計了基於擴充套件卡爾曼濾波的狀態觀測器，對板球控制系統中摩擦力狀態進行了**實時估計，並對估計後的摩擦力進行分析，得到與摩擦力相關的因素，推導出摩擦力的數學模型，最後設計了摩擦力補償器對摩擦力進行補償，並在基於視覺的板球控制系統中進行驗證，2009 年前後，設計了板球系統的引數自調整反步控制，考慮控制量受飽和特性限制而引入的約束條件，利用遺傳演算法優化模糊規則，降低了鎮定控制中的位置超調和偏差。中南大學張修如教授及其研究生對板球控制系統的視覺系統進行了研究，獲取了小球的實際位置。
另外上海交通大學開發了檯面球系統利用氣缸伺服控制機構進行控制，以及台灣的成功大學 採用接觸式的控制面板構建了板球實驗平台，並對實驗裝置進行了控制。經過這些年的發展國內很多大學都建立了自己的板球控制系統的實物**平台，不再只是基於 simulink **的研究，並在板球系統上驗證控制演算法。
在國外伊朗德黑蘭大學的 carolucas 等人在 ce151 板球實驗平台上，設計基於遺傳內插演算法的模糊控制器，實現了小球的定位控制。1992 年，美國著名的控制理論專家 應用線性化理論，對板球控制系統的輸入輸出變數進行區域性線性化得到了其簡化的線性模型，在板球控制系統上獲得了較好的控制效果。通過觸控螢幕檢測小球的位置，建立系統簡化的線性系統模型，設計狀態反饋控制器對系統進行控制，小球的定位控制精度為 5mm，跟蹤圓軌跡徑向平均誤差 18mm，執行速度小於 4.
2mm/s。漢陽大學的學者提出了變結構自適應控制器，控制的核心是採用分層模糊 cmac 神經網路控制，成功的實現了球的定位控制。fanx 在板球系統的**平台上，在環境不變的情況下，研究球的軌跡規劃及跟蹤問題。
2.意義
板球系統的實質是指對於平板在x軸與,軸方向上的傾斜角度進行不斷地調整，以控制小球在板上平穩運動。因此，我們說板球系統的被控物件是平板,通過兩個互相垂直的旋轉軸來加以控制該平板，平板上方的攝像頭可以採集到小球處於平板上的位置資訊，然後將該資訊反饋給控制系統，通過設計不同的控制演算法使得控制系統對於平板的傾斜角度進行控制，以實現小球的定位控制以及特定運動軌跡跟蹤的目的。對於板球系統的研究，不僅取得了大量的理論成果，而且在很多實際應用方面也發揮著舉足輕重的作用，例如機械人控制、衛星定位、航空航天等領域。
所謂欠驅動系統，意味著系統的自由度大於其獨立的控制輸入數目。從該角度出發，板球系統的研究意義也十分重大。欠驅動系統的典型例子包括機械人的操縱者、輪式機械人、步行機械人、宇宙飛船、飛機、***、飛彈、水面艦艇以及水下車輛等。
可從以下兩個方面，對欠驅動系統的研究意義進行概括。(1)從製造角度而言，不僅可以節省控制系統的費用，而且還可以減少控制系統的質量，也就是說用較少的控制裝置取代原有的較多的控制裝置以實現系統控制，卻不以犧牲理想的控制效果為代價。(2)從實際應用層面來看，若系統中某控制裝置突然出現故障時，這時可以發揮依然能夠正常工作的控制裝置的作用，繼續對系統實施控制，能夠大幅度地提高系統的可靠性。
因此，可以看出，其重要意義在於不僅僅可以降低由故障導致的系統癱瘓這種可能性，而且也可以降低隨之帶來的損失。正因為如此，近些年來,欠驅動系統的研究得到了眾多研究人員的關注.與此同時，板球系統的研究還涉及到很多方面的技術，例如非線性動力學建模、反饋線性化等多種關鍵技術，平板上的小球只與平板表面相接觸，而沒有其餘的約束力對板球系統的反步滑模自適應控制其進行控制，可見，控制小球在乙個存在摩擦等非線性因素的環境下進行軌跡跟蹤是乙個十分困難的問題.
因此，綜合上述幾方面原因，本文所研究的內容理論意義與實際價值並重。
二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：
1.基本內容
通過學習dxp硬體繪製電路板軟體, 進行硬體原理圖和pcb設計。繪製電機驅動7971電路和紅外通訊模組電路，對整個模型進行搭建，keil軟體程式設計軟體的使用對目標板進行除錯，對分控端的資料採集並分析比較。
擬解決的主要問題：
（1）微控制器怎麼根據攝像頭採集的訊號識別小球？
（2）微控制器怎麼根據攝像頭採集的訊號判斷小球的位置？
（3）怎麼通過微控制器程式控制紅外模組控制小球的運動？
（4）怎麼解決攝像頭採集到的訊號與實際影象存在偏差？
（5）怎麼克服靶區內其他因素的影響？
（6）怎麼控制電機讓小球運動到任意位置？
2．實驗研究過程：
（1）搭建基本的硬體平台，查詢相關資料，整理出多種方案，比較確定最終方案。
（2）將攝像頭採集的訊號顯示在液晶屏上，實現實時監測。
（3）通過攝像頭識別出找到小球。
（4）通過攝像頭採集的訊號識別小球並判斷其座標，確定其位置。
（5）通過查詢資料解決電機的控制，還有驅動的操作。
（6）測試整體程式的穩定性，並完善解決其中的問題，提高穩定性。
三、研究步驟、方法及措施：
1.研究步驟
（1）整個分控端的硬體設計與製作，pcb畫圖以及投板製作後的元器件焊接，實現整個硬體平台的搭建
（2）整個系統的除錯，實現各個預定的功能
2.完成**的條件
（1）校圖書館提供相關資料；
（2）通過網際網路查詢相關資訊及最新動態；
（3）通過所學知識及相關教材初步了解；
（4）其他條件協商解決。
四、研究工作進度：
五、主要參考文獻：
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