黄从贵，吴孔培

（无锡职业技术学院物联网技术学院，江苏无锡 214121）

简易风洞控制系统设计

黄从贵，吴孔培

（无锡职业技术学院物联网技术学院，江苏无锡 214121）

以单片机MSP430F149为核心设计简易风洞控制系统，利用超声波传感器实时测量小球高度，根据误差产生由PID算法控制的PWM脉冲，实现对直流电机转速的控制，使小球稳、快、准地在预定的轨迹上运动。模块化设计，输入系统采用独立式键盘，设定工作模式，输出系统采用LCD液晶模块，实时显示小球状态信息。

MSP430F 149；PWM波；PID算法

一、前言

风洞，是以人工的方式产生并控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。风洞是进行空气动力研究最常用、最有效的工具，它除了主要应用于汽车、飞行器、导弹等设计领域，也适用于建筑物、高速列车、船舰的空气阻力、抗压实验等。本系统是2014年TI杯大学生电子设计竞赛的项目，可应用于简易风洞中位置控制的自动控制装置或设备。

简易风洞系统的结构如图1所示，由圆管、连接部与直流风机构成，其控制系统调节直流风机的转速使小球在风洞中按指定的轨迹运动（主要是小球的稳、快、准的控制）。

二、理论分析与计算

实现本系统的关键在于建立数学模型，稳、快、准地控制电机风扇风力的大小来改变小球在风洞中浮动的高度。

图1 简易风洞系统结构图

（一）直流电机控制

根据电机学可知，直流电机转速n的计算公式为：n=（U-IR）/（Kф）式中，U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，ф为每极磁通量；……