(2)控制物体沿板上标出的任意曲线运动(见图1),曲线在测试时现场标出,线宽1.5cm~1.8cm,总长度约50cm,颜色为黑色;曲线的前一部分是连续的,长约30cm;后一部分是两段总长约20cm的间断线段,间断距离不大于1cm;沿连续曲线运动限定在200秒内完成,沿间断曲线运动限定在300秒内完成;
(3)其他。
实际问题的分析过程1、模型的建立与分析
利用数学建模的知识,将物体在该平面内的运动转化到X-Y坐标系内建立模型,简化图如图2所示

图2
悬挂运动控制系统模型 按题目的要求物体在第一象限(x≤80,y≤100,其中一个单位为1cm)范围内运动,并可根据两电机的线长来控制物体的位置。根据三角形全等可知,当AE和BE的长度(即两电机的线长)确定以后物体的位置坐标E(x,y)是唯一确定,所以可以通过对线长的控制以实现对物体位置的控制。不仅如此,在初始化以后,当两电机的线长值反馈回程序后也可以实现对于物体坐标的跟踪,并显示出物体的具体坐标。最终通过计算得出的线长与坐标的关系式如下:

2、硬件的分析与选择
在最初的选择中,设计通过89C51单片机编程控制来实现以上的功能,但经过充分论证,考虑到89C51单片机对于程序的存储能力、运算速度,外部设备以及直接涉及到的人机交互界面和易操作性,我们选择了基于PC机来控制整个的悬挂运动控制系统。PC发展迅速,性能不断增强,具有开放的总线结构以及丰富的软硬件资源,特别实Visual
C++6.0的推出,为开发开放式的运动控制器的发展提供了平台,基于PC的新一代控制器已经成为现代控制系统的主流和发展方向。
通过对整个运动过程的分析,以及对步进电机驱动控制原理的研究,选择步进电机作为动力部件。步进电机区别于其他控制用途电机的最大特点是,它接受数字电脉冲控制信号,并转化成与之相对应的角位移或直线位移,完全由数字信号控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量,所以基本实现开环控制。
结合PC机与步进电机的特点,我们设计了一个二维运动控制卡,该运动控制卡通过8253芯片以及8255芯片并适当配合光耦、电容、电阻等电子器件实现对步进电机的控制。在对于主控制板电器元件优化选择后,对于它的设计及制造也进行了简单的构思。在外围设备上,我们对于驱动控制实现的方法进行了研究,并针对所需要的电源及驱动提出了整体封装的想法及将但布线方案,基本解决了硬件设备的整体布局问题。
3、软件程序的初步设计
在考虑过硬件设备后,整个软件程序我们希望能够在Windows下编制软件接口程序,一方面具有较高的适用性,另一方面也提供了一个良好的人际交互界面。而由此产生的相关问题就是,根据步进电机的驱动控制原理确定在Windows界面下如何通过软件接口程序的编制实现对计算机硬件的控制接口。同时,尽可能的反馈回物体的具体坐标和运动轨迹,并对操作者的输入纠错及物体运动的实时校正。基于以上方面的考虑,我们得空至此痛得主程序流成图如下:

直线插补软件的实现 直线插补软件实现的思路是模拟硬件的逻辑关系完成。相应流程图如图9所示。
流程图中JRX、JRY分别寄存X坐标和Y坐标的终点值,JvX和JvY分别寄存X坐标和Y坐标的累加余数,JM为累加次数。
根据图9中的流程图,编写HRI_LnXY()
、HRI_LnYZ()和HRI_LnZX() 三种两维直线插补函数。

图9
直线插补流程图圆弧插补运动 利用直线插补的思想,在程序设计时可以通过这种方法实现近似圆周运动。在操作时,输入所作圆周运动的圆心坐标和半径即可自行进行圆周运动;不仅如此,在改变程序的循环次数时刻获得不同角度的圆弧运动。
圆弧插补软件的实现