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近年来,随着社会和科技的发展,风洞实验的重要性越发凸现出来,风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用,在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。 本文主要介绍了简易风洞控制系统的实验设计,核心控制器采用TI公司生产的MSP430单片机,通过对风机的控制,让小球在风洞内按照实验预先设计的路径运动。按照实验设计搭建稳固的实验平台,选择合适的材料自制风管、风管和风机的连接件、风机和风管的固定架,并且还要在风管上开槽便于观测,同时在风管上标记好刻度。设置了五个测试任务的:底部启动测试、小球稳定测试、定点稳定测试、往复运动测试、小球下落测试。通过任务的设置,达到精确控制小球运动的目的。 本文主要介绍了风洞控制系统的硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统主要包括:MSP430核心控制器、超声波传感器模块、L298N电机驱动模块、TFT液晶触摸显示屏等部分。通过超声波传感器对小球当前位置的实时检测,数据传回控制器后判断出大小后,输出PWM波控制风机的转速,从而精确控制小球的运动路径。软件部分主要包括:主程序的设计思路、反馈控制算法、超声波模块程序、TFT液晶触摸显示屏程序、看门狗定时器、产生PWM控制电机等几个部分。也介绍了程序的调试和下载的方法。 经过测试,小球从底部启动、自由落体、往复运动、定点稳定等都能较好的实现,满足实验指标,误差范围在±1cm。小球在运动过程中,不稳定因素较多,主要有运动时不同的加速度、速度,同时还有惯性及风机转动后的振动、小球底部的圆弧也会对超声波传感器反馈回的数据存在一定误差,都会对小球控制产生干扰,为了实现不同的实验任务,小球的运动控制算法也不一样,必须要及时修正小球的高度位置信号,采用闭环控制方式。 通过对实验平台的搭建、实验任务的设置,不仅MSP430单片机为核心的控制器有了深入的研究,同时还对超声波传感器、电机驱动电路、TFT液晶显示屏等外设的工作时序、控制方法有了深入的学习。