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1、風(fēng)板控制裝置（A題） 一、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)風(fēng)板控制裝置。該裝置能通過控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)量來控制風(fēng)板完 成規(guī)定動(dòng)作，風(fēng)板控制裝置參考示意圖見圖 1。 圖1風(fēng)板控制裝置參考示意圖 二、要求 1 .基本要求 （1）預(yù)置風(fēng)板控制角度（控制角度在 45。?135。之間設(shè)定）。由起點(diǎn)開始 啟動(dòng)裝置，控制風(fēng)板達(dá)到預(yù)置角度，過渡過程時(shí)間不大于 10s,控制角度誤差不 大于5。，在預(yù)置角度上的穩(wěn)定停留時(shí)間為 5s,誤差不大于1s。動(dòng)作完成后風(fēng) 板平穩(wěn)停留在終點(diǎn)位置上； （2）在45?135范圍內(nèi)預(yù)置兩個(gè)角度值（①1和①2）。由終點(diǎn)開始啟 動(dòng)裝置，在10s內(nèi)控制風(fēng)板到達(dá)第一個(gè)預(yù)置角度上；然后

2、到達(dá)第二個(gè)預(yù)置角度， 在兩個(gè)預(yù)置角度之間做3次擺動(dòng)，擺動(dòng)周期不大于5s,擺動(dòng)幅角誤差不大于5 , 動(dòng)作完成后風(fēng)板平穩(wěn)停留在起點(diǎn)位置上； （3）顯示風(fēng)板設(shè)置的控制角度。風(fēng)板從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)應(yīng)有 明顯的聲光提示。 2 .發(fā)揮部分 用細(xì)線繩將一個(gè)重量為10g物體（可以用10g整碼代替），拴在小長尾金屬 火的尾端上，小長尾金屬夾與重物的總長度不小于 50mm并整體夾在圖1所示 風(fēng)板對(duì)應(yīng)位置上。 (1)預(yù)置風(fēng)板控制角度(控制角度在 45。?135。之間設(shè)定)。由起點(diǎn)開 始啟動(dòng)裝置，控制風(fēng)板達(dá)到預(yù)置角度，過渡過程時(shí)間不大于 15s,控制角度誤差 不大于5。，在預(yù)置角度上的穩(wěn)定停留時(shí)間

3、 5s,誤差不大于1s,最后控制風(fēng)板 平穩(wěn)停留在終點(diǎn)位置上； (2)在45?135范圍內(nèi)預(yù)置兩個(gè)角度值(①1和①2)。由終點(diǎn)開始啟 動(dòng)裝置，在15s內(nèi)控制風(fēng)板到達(dá)第一個(gè)預(yù)置角度上；然后到達(dá)第二個(gè)預(yù)置角度， 在兩個(gè)預(yù)置角度之間做4次擺動(dòng)，擺動(dòng)周期不大于5s,擺動(dòng)幅角誤差不大于5 , 動(dòng)作完成后風(fēng)板平穩(wěn)停留在起點(diǎn)位置上； (3)其他。 三、說明 1 .給出的圖1僅作參考，風(fēng)板的外形尺寸要求為：高150m由寬200mm厚 度和制作材料及風(fēng)板支架的機(jī)械連接方式不做限定；風(fēng)板上除安裝風(fēng)板轉(zhuǎn)動(dòng)軸、 角度指示針和傳感器外，不能安裝其他任何裝置；風(fēng)機(jī)數(shù)量和控制風(fēng)向方式可自 行設(shè)計(jì)確定；可以設(shè)置風(fēng)板起始

4、位置、終點(diǎn)位置的限位裝置，限定風(fēng)板能在與水 平線成300 ~150的夾角內(nèi)擺動(dòng)； 2 .風(fēng)板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，都要通過控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)量來完成，不能受機(jī)械結(jié)構(gòu)或 其它外力的控制?？刂平嵌日`差為實(shí)測(cè)角度與預(yù)置角度之差的絕對(duì)值。 風(fēng)板由靜 止開始運(yùn)動(dòng)到規(guī)定控制角度的時(shí)間定義為過渡過程時(shí)間。 風(fēng)板從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到 另一個(gè)狀態(tài)時(shí)應(yīng)有明顯的聲光提示，聲光提示只作為測(cè)評(píng)計(jì)時(shí)的參考，以現(xiàn)場實(shí) 測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。 風(fēng)力擺控制系統(tǒng)(B題) 一、任務(wù) 一長約60cm?70cm勺細(xì)管上端用萬向節(jié)固定在支架上，下方懸掛一組(2?4 只)直流風(fēng)機(jī)，構(gòu)成一風(fēng)力擺，如圖1所示。風(fēng)力擺上安裝一向下的激光筆，靜 止時(shí)，激光筆的下端

5、距地面不超過 20cmi設(shè)計(jì)一測(cè)控系統(tǒng)，控制驅(qū)動(dòng)各風(fēng)機(jī)使 風(fēng)力擺按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，激光筆在地面畫出要求的軌跡。 二、要求 1 .基本要求 (1)從靜止開始，15s內(nèi)控制風(fēng)力擺做類似自由擺運(yùn)動(dòng)，使激光筆穩(wěn)定地 在地面畫出一條長度不短于50cm的直線段，其線性度偏差不大于土 2.5cm,并且 具有較好的重復(fù)性； (2)從靜止開始，15s內(nèi)完成幅度可控的擺動(dòng)，畫出長度在 30?60cm間可 設(shè)置，長度偏差不大于土 2.5cm的直線段，并且具有較好的重復(fù)性； (3)可設(shè)擺動(dòng)方向，風(fēng)力擺從靜止開始，15s內(nèi)按照設(shè)置的方向(角度) 擺動(dòng)，畫出不短于20cm的直線段； (4)將風(fēng)力擺拉起一定角度

6、(30。?45。)放開，5s內(nèi)使風(fēng)力擺制動(dòng)達(dá)到 靜止?fàn)顟B(tài)。 圖1風(fēng)力擺示意圖 2 .發(fā)揮部分 (1)以風(fēng)力擺靜止時(shí)激光筆的光點(diǎn)為圓心， 驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺用激光筆在地面畫 圓，30s內(nèi)需重復(fù)3次；圓半徑可在15~35cm范圍內(nèi)設(shè)置，激光筆畫出的軌跡應(yīng) 落在指定半徑 2.5cm的圓環(huán)內(nèi)； (2)在發(fā)揮部分(1)后繼續(xù)作圓周運(yùn)動(dòng)，在距離風(fēng)力擺1~2mfiE離內(nèi)用一 臺(tái)50~60W后扇在水平方向吹向風(fēng)力擺，臺(tái)扇吹 5s后停止，風(fēng)力擺能夠在5s內(nèi) 恢復(fù)發(fā)揮部分(1)規(guī)定的圓周運(yùn)動(dòng)，激光筆畫出符合要求的軌跡； (3)其他。 三、說明 1 .任務(wù)中各項(xiàng)要求，均要考察完成時(shí)間及準(zhǔn)確性。 2

7、 .風(fēng)力擺的制作方法建議： 方案1:如2圖所示，或棒(如碳素纖維管、PVC向節(jié)固定在一支架上； 方案2擺吊掛在支架上。 3 .參賽隊(duì)可以自行選定一方向?yàn)?為起始，順時(shí)針依次為90、180等， 詳見圖3,測(cè)試現(xiàn)場將提供此圖。 4 .直流風(fēng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺的唯一動(dòng)力，不得以任何其它方式影響風(fēng)力擺的 運(yùn)動(dòng)；啟動(dòng)后，不得以任何形式人為影響風(fēng)力擺運(yùn)動(dòng)。 5.各項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)到達(dá) 要求時(shí)需有明顯聲或光提示，以便開始測(cè)試及記錄。| 6 .發(fā)揮部分施加干擾的方式是在1~2m的距離，用50~60W后扇在水平方向 吹風(fēng)力擺，風(fēng)速在1.0~2.0m/s范圍內(nèi)。 7 .風(fēng)力擺在圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向不限；測(cè)試

8、時(shí)考察在 6個(gè)均勻分布點(diǎn)上 激光軌跡是否落在圓環(huán)內(nèi)，見圖 3。 0 節(jié) 如 晚由管棒 □ 圖2風(fēng)力排實(shí)現(xiàn)方案示意 圖3方向角度小裳 簡易風(fēng)洞及控制系統(tǒng)（C題）： 1 .任務(wù) 設(shè)計(jì)制作一簡易風(fēng)洞及其控制系統(tǒng)。風(fēng)洞由圓管、連接部與直流風(fēng)機(jī)構(gòu)成， 如右所示。圓管豎直放置，長度約 40cm,內(nèi)徑大于4cm且內(nèi)壁平滑，小球（直 徑4cm黃色乒乓球）可在其中上下運(yùn)動(dòng)；管體外壁應(yīng)有 A、B、C、D等長標(biāo)志 線，BC段有1cm間隔的短標(biāo)志線；可從圓管外部觀察管內(nèi)小球的位置；連接部 實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)與圓管的氣密性連接，圓管底部應(yīng)有防止小球落入連接部的格柵。 控制 系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小球在

9、風(fēng)洞中的位置控制。 2 .要求 （1）小球置于圓管底部，啟動(dòng)后 5秒內(nèi)控制小球向上到達(dá) BC段，并維持5 秒以上。（20分） （2）當(dāng)小球維持在BC段時(shí)，用長形紙板（寬度為風(fēng)機(jī)直徑的三分之一）遮 擋風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，小球繼續(xù)維持在 BC段。（10分） （3）以C點(diǎn)的坐標(biāo)為0cm、B點(diǎn)的坐標(biāo)為10cm；用鍵盤設(shè)定小球的高度位置 （單位：cm）,啟動(dòng)后使小球穩(wěn)定地處于指定的高度 3秒以上，上下波動(dòng)不超 過 1cm。（ 10 分） （4）以適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)時(shí)顯示小球的高度位置及小球維持狀態(tài)的計(jì)時(shí)。 （10分） 小球置于圓管底部，啟動(dòng)后 5秒內(nèi)控制小球向上到達(dá)圓管頂部處 A端，且不 跳離，維持5

10、秒以上。（10分） （5）小球置于圓管底部，啟動(dòng)后 30秒內(nèi)控制小球完成如下運(yùn)動(dòng)：向上到達(dá) AB段并維持3~5秒，再向下到達(dá)CD段并維持3~5;再向上到達(dá)AB段并維 持3~5,再向下到達(dá)CD段并維持3~5;再向上沖出圓管（可以落到管外）。（20 分） （6）風(fēng)機(jī)停止時(shí)用手將小球從 A端放入風(fēng)洞，小球進(jìn)入風(fēng)洞后系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)， 控制小球的下落不超過 D點(diǎn)，然后維持在BC段5秒以上。（10分） （7）其他自主發(fā)揮設(shè)計(jì)。（10分） 3 .說明 （1）題中“到達(dá)XX段”是指，小球的整體全部進(jìn)入該段內(nèi)； （2）題中“維持”是指，在維持過程中小球整體全部不越過該段的端線； （3）小球的位置以其

11、中心點(diǎn)為準(zhǔn)（即小球的上沿切線向下移 2cm,或下沿 切線向上移2cm）; （4）直流風(fēng)機(jī)的供電電壓不得超過 24V,注意防止風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)可能造成 的傷害；可在圓管及其周圍設(shè)置傳感器檢測(cè)管內(nèi)小球的位置；可將圓管、連 接部與直流風(fēng)機(jī)安裝在硬質(zhì)板或支架上，以便于使圓管保持豎直狀態(tài)，并保 持風(fēng)洞氣流通暢。 (1)每一個(gè)項(xiàng)目最多進(jìn)行三次測(cè)試；對(duì)于任何測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試專家可要求 進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。 (2)風(fēng)洞制作方法參考： 圓管長度約40mm,可以選用透明的有機(jī)玻璃(或亞克力材料)圓管, 也可以選用不透明的PVC圓管。圓管的內(nèi)直徑必須大于 40mm,保證小 球(直徑為40mm的乒乓球)在管內(nèi)能夠自

12、由運(yùn)動(dòng)。 如果選用不透明的PVC圓管，為了能夠方便直觀地觀察管內(nèi)小球的 位置，可以在管臂上沿軸線方向開鑿寬度約 5mm的長條形槽孔，再用寬 的透明膠帶貼在槽孔上，保證圓管的氣密性。開鑿長條形槽孔后，應(yīng)清除 管壁內(nèi)的殘屑，以免影響小球的運(yùn)動(dòng)。 為了防止小球落入連接部，可將一根細(xì)鐵絲或?qū)Ь€，用 AB膠或透 明膠帶粘在圓管下端口處。 連接部的材料可以采用冰箱保鮮袋。剪去袋底封口部分，得到一個(gè) 兩端開口的塑料薄膜“軟管”。將“軟管”的一端包住圓管的下端口，并 用透明膠帶將重疊部分纏緊；將軟管的另一端包住直流風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的外 沿，并用透明膠帶將重疊部分纏緊。注意直流風(fēng)機(jī)的風(fēng)向，應(yīng)向連接部方 向吹風(fēng)。

13、 可將風(fēng)洞的圓管、直流風(fēng)機(jī)部分固定在一塊硬質(zhì)板上，再固定硬質(zhì) 板，使圓管保持豎直狀態(tài)；也可做一個(gè)三腳支架，將風(fēng)洞的圓管部分固定 在支架上并保持豎直狀態(tài)，直流風(fēng)機(jī)垂掛在圓管下方。直流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口 處應(yīng)留有足夠的空間，保證氣流通暢。 承載平臺(tái)平衡調(diào)整系統(tǒng)（ D 題） 一、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)承載平臺(tái)平衡調(diào)整系統(tǒng)。 該承載平臺(tái)由多條腿支撐， 并能承受一 定重量的載重。 通過調(diào)整支撐腿的伸縮來調(diào)整平臺(tái)的水平和傾斜。 平臺(tái)為長方形， 寬度尺寸不小于25cm,長寬比例不小于14 二、要求 1．基本要求 （ 1）能同時(shí)檢測(cè)平臺(tái)長邊和寬邊的傾角，并顯示。 （2）能設(shè)置平臺(tái)沿寬邊傾斜，傾斜度

14、0 20。，精度<3。。 （ 3）平臺(tái)沿寬邊在 20內(nèi)傾斜時(shí)，能在 15 秒內(nèi)調(diào)平，調(diào)平精度 <3 。 （4）能設(shè)置平臺(tái)沿長邊傾斜，傾斜度0 20。，精度<3。。 （ 5）平臺(tái)沿長邊在 20內(nèi)傾斜時(shí)，能在 15 秒內(nèi)調(diào)平，調(diào)平精度 <3 。 （ 6）平臺(tái)能承載 500 克重的物體，且可在平臺(tái)上任意放置。 2．發(fā)揮部分 （1）可設(shè)置沿任意方向傾斜，傾斜度0 200 ,精度<3。 （ 2）平臺(tái)沿任意方向在 20內(nèi)傾斜時(shí)，能在 15秒內(nèi)調(diào)平，調(diào)平精度 <3。 （ 3）在上述兩項(xiàng)基礎(chǔ)上，傾斜度提高到 30，精度提高到 1，調(diào)整時(shí)間縮短 至 8 秒（三個(gè)指標(biāo)可分別完成） 。 （ 4）

15、平臺(tái)能承載 1000 克重的物體。 （ 5）在地面不平（地面傾斜超過 10）的情況下，完成上述四個(gè)項(xiàng)目。 （ 6）其它。 三、說明 不得使用成品調(diào)整機(jī)構(gòu)和模塊。 E 題） 1. 任務(wù) 設(shè)計(jì)制作一架能夠自主飛行的四旋翼飛行器。 2. 要求 四旋翼飛行器能夠完成以下飛行動(dòng)作： （1）飛行器能夠根據(jù)起飛前預(yù)置的指令起飛，飛離地面高度應(yīng)超過 30cm,飛 行距離（水平）應(yīng)超過60cm,然后飛行器應(yīng)能平穩(wěn)降落。（30分） （ 2）飛行器能夠根據(jù)指定（鍵盤設(shè)定）的飛行高度及降落地點(diǎn)（方向及距離） 連續(xù)穩(wěn)定地完成起飛、指定高度水平飛行、平穩(wěn)降落等動(dòng)作。 （ 20 分） （ 3）飛

16、行器能夠根據(jù)起飛前預(yù)置的指令垂直起飛，起飛后能夠在 50cm 以上 高度平穩(wěn)懸停 5s 以上，然后再平穩(wěn)緩慢降落到起飛地點(diǎn)；起飛與降落地點(diǎn)水 平距離不超過 30cm。 （ 30分） （ 4）其他自主發(fā)揮設(shè)計(jì)的飛行動(dòng)作。 （ 20 分） 3. 說明 （ 1） 飛行器在完成每一項(xiàng)飛行動(dòng)作期間不得以任何方式人為干預(yù)， 如遙控等。 飛行器的尺寸可自行選定。 （ 2）飛行方向以正北方向?yàn)?0、東北方向?yàn)?45、正東方向?yàn)?90等， 以此類推；距離的單位為厘米（ cm） 。 （ 3）指定的降落地點(diǎn)是指降落地點(diǎn)距起飛地的水平距離及方向。 （ 4）平穩(wěn)降落是指在降落過程中無明顯的跌落、彈跳

17、及著地后滑行等現(xiàn)象。 （ 5）能夠完成要求（ 2）時(shí)，要求（ 1）可以免測(cè)。 （ 6）為確保安全，飛行器應(yīng)在安全網(wǎng)中或在系留方式下工作（即以繩索將 飛行器拴在地面固定物上） F 題） 1. 任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)可以根據(jù)輸入信號(hào)及環(huán)境噪聲幅度自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的自動(dòng)增益控制 音響放大器。 2. 要求 （1）放大器可以從 mp3或信號(hào)源輸入音頻（100Hz~10kHz）信號(hào)，可以帶 600Q負(fù)載或驅(qū)動(dòng)8Q喇叭（2~5W）。（20分） （ 2） 當(dāng)輸入信號(hào)幅度在 10mV~5V 間變化時(shí)，放大器輸出默認(rèn)值保持在 2V 0.2V 內(nèi)，波動(dòng)越小越好。 （30分） （ 3） 能夠顯示輸入信號(hào)

18、幅度大小及頻率高低。 （ 10 分） （ 4） 能夠在 1V~3V 范圍內(nèi)步進(jìn)式調(diào)節(jié)放大器輸出幅度， 步距 0.2V。 （15分） （ 5） 能夠根據(jù)環(huán)境噪聲調(diào)整自動(dòng)調(diào)節(jié)放大器輸出幅度。 （ 15 分） （ 6） 其他自主發(fā)揮設(shè)計(jì)。 （ 10 分） （ 7） 設(shè)計(jì)報(bào)告。 （ 20 分） 3. 說明 音響放大器的輸出可以在600Q電阻及喇叭間切換。 LED照明用不間斷恒流電源（G題） 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作具有直流包流輸出特性的 LED不間斷照明電源，結(jié)構(gòu)如下圖所 示。 220VAC 隔離 變壓器 、要求 1 .基本要求 能實(shí)現(xiàn)當(dāng)有輸入電壓220V、50Hz市電

19、時(shí)，主電源供電，備用電源不工 作（即升壓電路關(guān)斷，U4無電壓輸出。）；當(dāng)停電時(shí)，自動(dòng)切換到備用電源。 （1） DC-DC變換器 在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化范圍+ 15%?—20%條件下： a.輸出電壓為8V,最大輸出電流為1A。 b.電壓調(diào)整率0 1% （輸入電壓220V變化范圍+ 15%?— 20%,空載到 滿載條件下）。 （2）備用電源 a.升壓電路輸入電壓（即電池電壓）為 3V?4.2V,輸出電壓為8V,最 大輸出電流1A。 b.具有欠壓保護(hù)功能：當(dāng)電池放電電壓低于 3V時(shí)升壓電路關(guān)斷，輸出 為0V （靜態(tài)電流小于50uA）,以保護(hù)蓄電池。 （3）負(fù)載條件下

20、，電源為直流包流輸出特性，且輸出電流 Io可在 300mA~500mA范圍內(nèi)可調(diào)； （4）負(fù)載調(diào)整率0 1%: U2=8V,負(fù)載由1個(gè)LED增加至2個(gè)（串聯(lián)）， Io變化不超過 1%; (5)效率。>70% U2=8V、負(fù)載為1個(gè)LED、Io=300mA,電源變換器 效率n > 70% 2.發(fā)揮部分 (1)具有輸出短路保護(hù)功能。 (2)在電源交流輸入側(cè)加入功率因數(shù)校正電路，使其功率因數(shù)不低于 0.90; (3) LED亮度可隨環(huán)境光線增強(qiáng)而自動(dòng)降低：暗環(huán)境，負(fù)載為1個(gè)LED、 Io=500mAo亮環(huán)境，Io減小至300mA; (4)主電源和備用電源之間的切換時(shí)間小于 1ms； (5)其他。 三、說明 1 .不得采用各種電源產(chǎn)品改制。 2 .在調(diào)試過程中，要注意安全；注意作品制作工藝，留出測(cè)試端口。LED 應(yīng)安裝在通用板(或PCB)上，做串聯(lián)連接，并可方便改變接入個(gè)數(shù)。 3 .電源效率指直流輸出功率與交流輸入(Ui處)有功功率之比。 4 .測(cè)試時(shí)，備用電源中的一節(jié)鋰電池可用直流電源代替。 5 .在發(fā)揮部分(3)中，只需改變對(duì)光敏元件的照度，自行設(shè)置明、 暗兩種照度即可。