基于嵌入式摄像头OpenMV的板球系统设计

何俊杰，尹 炜，胡 柏，姚安权，陈 林，李 鑫

（常熟理工学院 电气与自动化工程学院，江苏 常熟 215500）

0 引言

板球控制系统是一个多变量、强耦合的非线性控制系统.与其他经典控制系统相类似，其实验模型通常用于验证各种控制算法的优劣，其中包括智能控制算法、现代控制算法等.已有的板球控制系统因使用多个控制器而导致系统硬件搭建比较困难，且大部分是基于触摸反馈机制的系统，通过触摸屏的压力变化反馈小球的位置信息.其控制方式大多为单环PID控制，难以精确实现对小球的位置控制，误差较大，且系统抗干扰能力弱，执行器响应较慢.

为了解决上述问题，本文设计的板球控制系统硬件部分采用将核心处理器和传感器合并为一体的OpenMV，不仅简化了机械结构，同时避免了硬件搭建冗杂的缺陷.在软件控制算法部分采用x轴-y轴并级的串级PID算法[1]，平板在OpenMV摄像头中可视为二维坐标系.通过设置速度环为内环，位置环为外环，实现了对小球精确的位置控制，同时使该算法的系统抗干扰能力得到了增强，执行器的响应速度也得到了优化.

1 系统总体设计

OpenMV作为板球控制系统的传感器和控制器，以STM32H743CPU为核心，集成的OV7725摄像头芯片作为该系统的图像处理模块.另外，MG996R舵机作为执行器，7.2 V镍-铬电池作为执行器的总电源，XL4016 DC-DC模块作为舵机的稳压模块，为舵机提供恒定电压.

首先，利用OpenMV中的传感器模块引入摄像头的感光元件并对相关参数进行初始化；……