本發(fā)明涉及氣象測(cè)量控制，特別是涉及一種風(fēng)向測(cè)試儀及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)向是指風(fēng)吹來(lái)的方向，一般用十六方位法表示，風(fēng)向的測(cè)量在實(shí)驗(yàn)研究、天氣預(yù)報(bào)、電站監(jiān)督、航海、軍事等諸多領(lǐng)域有著廣泛而重要的應(yīng)用。

在工程測(cè)量中，測(cè)定指定區(qū)域的風(fēng)向一般采用氣象風(fēng)向標(biāo)。風(fēng)標(biāo)對(duì)空氣流動(dòng)產(chǎn)生較大阻力的一端便會(huì)順風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，顯示風(fēng)向。

現(xiàn)在市面上用于對(duì)風(fēng)向測(cè)定的儀器都是基于風(fēng)標(biāo)的工作原理，一般通過(guò)增加傳感器、液晶顯示的電子元件提高測(cè)量的便捷性。但是，傳統(tǒng)型風(fēng)標(biāo)存在測(cè)量精度低，對(duì)局部氣流抗干擾性差的缺點(diǎn)。當(dāng)局部風(fēng)向稍有擾動(dòng)，風(fēng)標(biāo)即會(huì)擺動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：提供一種測(cè)量精度高，使用方便以及便攜性好的風(fēng)向測(cè)試儀及測(cè)試方法。

技術(shù)方案：一種風(fēng)向測(cè)試儀，包括測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；

測(cè)量系統(tǒng)，包括基座、安裝于該基座上的頭部殼體以及軸對(duì)稱安裝于頭部殼體內(nèi)兩側(cè)的至少三組壓力傳感器；包括前端和尾端，壓力傳感器由前端向尾端順次排布；

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、底座以及伺服電機(jī)；所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端與測(cè)量系統(tǒng)的基座連接，另一端與所述伺服電機(jī)的輸出軸連接；所述伺服電機(jī)設(shè)于底座內(nèi)；

控制系統(tǒng)，包括微處理器，該微處理器接收各壓力傳感器測(cè)量的風(fēng)壓信號(hào)，并對(duì)每組風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)給伺服電機(jī)，控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，進(jìn)一步控制頭部殼體的左右旋轉(zhuǎn)，以使頭部殼體前端指向來(lái)風(fēng)方向。

進(jìn)一步的，所述頭部殼體由兩片相同的機(jī)翼和底板拼接而成；其前端中空，由前端向尾端逐漸平滑變細(xì)。該頭部殼體的流線型結(jié)構(gòu)，可以減少外部擾動(dòng)的產(chǎn)生，提高測(cè)量精度。

優(yōu)選的，所述基座設(shè)有豎直通孔，并通過(guò)底板上的通孔與頭部殼體連通；所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸是空心軸；所述傳感器的電源線和信號(hào)線依次穿過(guò)底板上的通孔、基座上的通孔和空心軸分別與電源模塊和微處理器連接?？梢员Ｗo(hù)電源線和信號(hào)線，同時(shí)節(jié)省空間。

進(jìn)一步的，頭部殼體兩側(cè)機(jī)翼上對(duì)稱設(shè)有多組通孔，且每側(cè)機(jī)翼上的通孔位于同一水平線上；其中，壓力傳感器的橡皮管通過(guò)頭部殼體兩側(cè)機(jī)翼上的通孔伸出，壓力傳感器的通氣母管依次穿過(guò)底板上的通孔、基座上的通孔和空心軸伸入到底座里。

進(jìn)一步的，所述微處理器控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)圈數(shù)，防止電線纏繞抱死伺服電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述微處理器包括反饋控制模塊以及pid調(diào)節(jié)模塊?？梢韵獠扛蓴_信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響，提高測(cè)量精度。

一種基于所述風(fēng)向測(cè)試儀的測(cè)試方法，包括以下步驟：

(1)測(cè)量頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓

各組壓力傳感器分別測(cè)量頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓值，并輸入到控制系統(tǒng)；

(2)處理風(fēng)壓信號(hào)

控制系統(tǒng)接收各組壓力傳感器測(cè)量的風(fēng)壓值，并由微處理器按預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行處理；

(3)判定兩側(cè)風(fēng)壓是否平衡

根據(jù)預(yù)設(shè)的判定條件，判斷兩側(cè)風(fēng)壓是否平衡；若平衡，頭部殼體前端指向來(lái)風(fēng)方向，伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，等待后續(xù)信號(hào)；若不平衡，微處理器發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中微處理器按以下公式計(jì)算每組壓力傳感器測(cè)量的壓力差：

其中，pi壓力傳感器測(cè)量的頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓值，i＝1,2…2n，n為自然數(shù)；且i為奇數(shù)項(xiàng)的風(fēng)壓值位于同一側(cè)，i為偶數(shù)項(xiàng)的風(fēng)壓值位于另一側(cè)；

進(jìn)一步的，所述步驟(3)按如下方法判斷兩側(cè)風(fēng)壓是否平衡：

若{△p1,△p2,…△pn}max≤p0，且p1>p3>…>p2n-1，p2>p4>…>p2n成立，判定兩側(cè)風(fēng)壓平衡，頭部殼體前端指向來(lái)風(fēng)方向，伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，等待后續(xù)控制信號(hào)；

若{△p1,△p2,…△pn}max≤p0，且p1>p3>…>p2n-1，p2>p4>…>p2n不成立，判定兩側(cè)風(fēng)壓不平衡，則微處理器根據(jù)風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)；其中，當(dāng)p1-p2>p0時(shí)，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向p1側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)p1-p2<p0時(shí)，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向p2側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)頭部殼體前端正對(duì)來(lái)風(fēng)風(fēng)向時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)；其中，p0為壓力設(shè)定值，取值范圍為5pa～20pa。

進(jìn)一步的，所述微處理器記錄伺服電極朝著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，當(dāng)伺服電機(jī)超過(guò)某一方向設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)后，處理器控制伺服電機(jī)朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，防止電線纏繞抱死伺服電機(jī)。

另一實(shí)施例中，一種風(fēng)向測(cè)試儀，包括測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；

測(cè)量系統(tǒng)，包括基座、安裝于該基座上的頭部殼體以及軸對(duì)稱安裝于頭部殼體內(nèi)兩側(cè)的至少三組壓力傳感器；所述頭部殼體為水滴形，包括前端和尾，壓力傳感器由前端向尾端順次排布；

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、底座以及伺服電機(jī)；所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端通過(guò)第一齒輪組與測(cè)量系統(tǒng)的基座連接，另一端通過(guò)第二齒輪組與所述伺服電機(jī)的輸出軸連接；所述伺服電機(jī)設(shè)于底座內(nèi)；

控制系統(tǒng)，包括微處理器，該微處理器接收各壓力傳感器測(cè)量的風(fēng)壓信號(hào)，并對(duì)每組風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行處理，得到每組壓力傳感器的壓力差；

當(dāng)各組壓力差均小于預(yù)設(shè)值，且風(fēng)壓的壓力值由頭部殼體的前端向尾端梯度減小時(shí)；則判定兩側(cè)風(fēng)壓平衡，頭部殼體前端指向來(lái)風(fēng)方向，伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，等待后續(xù)控制信號(hào)；

否則，判定兩側(cè)風(fēng)壓不平衡，則微處理器根據(jù)風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，當(dāng)兩側(cè)風(fēng)壓不平衡時(shí)，若左側(cè)或右側(cè)風(fēng)壓與右側(cè)或左側(cè)風(fēng)壓的壓力差大于預(yù)設(shè)值，則伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向左側(cè)旋轉(zhuǎn)；若左側(cè)或右側(cè)風(fēng)壓與右側(cè)或左側(cè)風(fēng)壓的壓力差小于預(yù)設(shè)值，則伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向右側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)頭部殼體前端正對(duì)來(lái)風(fēng)風(fēng)向時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述頭部殼體由兩片相同的機(jī)翼和底板拼接而成；其前端中空，由前端向尾端逐漸平滑變細(xì)；所述底板上設(shè)有一通孔，兩側(cè)機(jī)翼上對(duì)稱設(shè)有多組通孔，且每側(cè)機(jī)翼上的通孔位于同一水平線上。

進(jìn)一步的，所述頭部殼體內(nèi)設(shè)有若干位于同一水平面的支架，用于安裝壓力傳感器；其中，壓力傳感器的橡皮管通過(guò)頭部殼體兩側(cè)機(jī)翼上的通孔伸出。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸是空心軸；所述傳感器的電源線和信號(hào)線依次穿過(guò)底板上的通孔，基座上的通孔，空心軸分別與電源模塊和微處理器連接；壓力傳感器的通氣母管依次穿過(guò)底板上的通孔，基座上的通孔和空心軸伸入到底座里。

進(jìn)一步的，所述微處理器記錄伺服電極朝著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，當(dāng)伺服電機(jī)超過(guò)某一方向設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)后，處理器控制伺服電機(jī)朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，防止電線纏繞抱死伺服電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述微處理器包括反饋控制模塊以及pid調(diào)節(jié)模塊。

一種基于所述風(fēng)向測(cè)試儀的測(cè)試方法，所述壓力傳感器有2n只，分為n組，由前端向尾端依次排布；包括以下步驟：

(1)測(cè)量頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓

各組壓力傳感器測(cè)量頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓值并輸出給控制系統(tǒng)；

(2)處理風(fēng)壓信號(hào)

控制系統(tǒng)的微處理器按以下公式計(jì)算每組壓力傳感器測(cè)量的壓力差為：

其中，pi壓力傳感器測(cè)量的頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓值，i＝1,2…2n，n為自然數(shù)；且i為奇數(shù)項(xiàng)的風(fēng)壓值位于同一側(cè)，i為偶數(shù)項(xiàng)的風(fēng)壓值位于另一側(cè)；

(3)判定兩側(cè)風(fēng)壓是否平衡

若{△p1,△p2,…△pn}max≤p0，且p1>p3>…>p2n-1，p2>p4>…>p2n成立，判定兩側(cè)風(fēng)壓平衡，頭部殼體前端指向來(lái)風(fēng)方向，伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，等待后續(xù)控制信號(hào)；

若{△p1,△p2,…△pn}max≤p0，且p1>p3>…>p2n-1，p2>p4>…>p2n不成立，判定兩側(cè)風(fēng)壓不平衡，則微處理器根據(jù)風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)；其中，當(dāng)p1-p2>p0時(shí)，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向p1側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)p1-p2<p0時(shí)，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向p2側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)頭部殼體前端正對(duì)來(lái)風(fēng)風(fēng)向時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)；其中，p0為壓力設(shè)定值，取值范圍為5pa～20pa。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的風(fēng)向測(cè)試儀通過(guò)對(duì)稱設(shè)置多組壓力傳感器，來(lái)測(cè)量測(cè)試儀兩側(cè)的多組風(fēng)壓，控制系統(tǒng)對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行處理，來(lái)精確控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制頭部殼體的旋轉(zhuǎn)，使其前端指向來(lái)風(fēng)方向，達(dá)到精確測(cè)量風(fēng)向的目的。利用伺服電機(jī)通電自鎖性，消除風(fēng)標(biāo)的阻力簡(jiǎn)諧振動(dòng)，增強(qiáng)了抗干擾性。通過(guò)微處理器記錄并控制伺服電機(jī)朝著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，來(lái)防止電線纏繞抱死伺服電機(jī)，導(dǎo)致電機(jī)燒壞，提高了系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)齒輪傳動(dòng)，克服了阻尼帶來(lái)的測(cè)量誤差。通過(guò)引入pid反饋控制調(diào)節(jié)，提高了對(duì)局部氣流的抗干擾性，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。該風(fēng)向測(cè)試儀可以自動(dòng)對(duì)指定區(qū)域的風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量，不用人為讀數(shù)和記錄，測(cè)量迅速，并且具有較高的抗外界干擾能力；棱角少，質(zhì)量輕以及便攜性好。

附圖說(shuō)明

圖1是風(fēng)向測(cè)試儀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是頭部殼體的剖面圖；

圖3是控制系統(tǒng)原理圖；

圖4是測(cè)試方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的風(fēng)向測(cè)試儀進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明的風(fēng)向測(cè)試儀包括測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；如圖1和圖2所示，測(cè)量系統(tǒng)包括頭部殼體2，其安裝于基座1上，頭部殼體內(nèi)設(shè)有三組sm5852-015w-d型壓力傳感器，用于測(cè)量頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓。頭部殼體由兩片相同的機(jī)翼型abs塑料拼接而成，底部設(shè)有底板；頭部殼體的前端21向其尾端22為平滑過(guò)渡的曲面(即水滴形)，頭部需要保證光滑，減少擾動(dòng)產(chǎn)生；底板上開有通孔24。頭部殼體的兩側(cè)機(jī)翼上設(shè)有對(duì)稱的三組通孔23，且三組通孔位于同一水平面上；進(jìn)一步的，頭部殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)支架25，用于安裝sm5852-015w-d型壓力傳感器；頭部殼體中空，用于壓力傳感器電源線和信號(hào)線的布線。

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸3、伺服電機(jī)以及底座4；轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上端通過(guò)第一齒輪組與測(cè)量系統(tǒng)的基座連接，另一端通過(guò)第二齒輪組與伺服電機(jī)的輸出軸連接；伺服電機(jī)、第二齒輪組以及控制系統(tǒng)的arduino開源電子原型平臺(tái)，均設(shè)于底座內(nèi)；其中，伺服電機(jī)型號(hào)為東興威電機(jī)24byj48。

控制系統(tǒng)包括arduino開源電子原型平臺(tái)，該arduino開源電子原型平臺(tái)包括電源模塊和微處理器；所述微處理器包括反饋控制模塊以及pid調(diào)節(jié)模塊。該電源模塊為系統(tǒng)提供電能，型號(hào)為ltc3780，12v穩(wěn)壓電源模塊；控制原理圖如圖3所示，微處理器接收測(cè)量系統(tǒng)的六只壓力傳感器測(cè)量的風(fēng)壓信號(hào)和外部擾動(dòng)信號(hào)，并對(duì)每組風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行處理，得到多個(gè)壓力差，根據(jù)所述各壓力差和各風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行處理，并通過(guò)pid反饋調(diào)節(jié)來(lái)消除外部擾動(dòng)信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)。

當(dāng)各組壓力差均小于預(yù)設(shè)值，且風(fēng)壓的壓力值由頭部殼體的前端向尾端梯度減小時(shí)；則判定兩側(cè)風(fēng)壓平衡，頭部殼體前端指向來(lái)風(fēng)方向，伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，等待后續(xù)控制信號(hào)；

否則，判定兩側(cè)風(fēng)壓不平衡，則微處理器根據(jù)風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使得頭部殼體轉(zhuǎn)動(dòng)α角度。

當(dāng)兩側(cè)風(fēng)壓不平衡時(shí)，若左側(cè)或右側(cè)風(fēng)壓與右側(cè)或左側(cè)風(fēng)壓的壓力差大于預(yù)設(shè)值，則伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向左側(cè)旋轉(zhuǎn)；若左側(cè)或右側(cè)風(fēng)壓與右側(cè)或左側(cè)風(fēng)壓的壓力差小于預(yù)設(shè)值，則伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向右側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)頭部殼體前端正對(duì)來(lái)風(fēng)風(fēng)向時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)。

另外，控制過(guò)程中微處理器記錄伺服電極朝著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，當(dāng)伺服電機(jī)超過(guò)某一方向設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)后，微處理器控制伺服電機(jī)朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，防止電線纏繞抱死伺服電機(jī)。

進(jìn)一步的，基座為扁圓柱形，設(shè)有豎直中心孔；轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中空軸，在保證機(jī)械強(qiáng)度的前提下，壓力傳感器的信號(hào)線和電源線由底板上的通孔，經(jīng)基座上的通孔，穿過(guò)空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸，與底座內(nèi)的arduino開源電子原型平臺(tái)電連接。

進(jìn)一步的，sm5852-015w-d型壓力傳感器包括一個(gè)橡皮管和一個(gè)通氣母管，通氣母管從底板上的通孔，經(jīng)基座上的通孔，穿過(guò)空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸伸入到底座內(nèi)，底座不密封，壓力保持與靜態(tài)大氣壓力一致。壓力傳感器橡皮管由兩側(cè)機(jī)翼上的通孔伸出，通孔大小與橡皮管外徑大小一致。

測(cè)量原理為：該風(fēng)向儀利用空氣擾流曲面產(chǎn)生壓降的原理，當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)頭部處于風(fēng)場(chǎng)中，風(fēng)沿機(jī)翼表面繞流，在翼型尾部風(fēng)壓降低，與頭部前端形成壓差。若頭部中軸線未能正對(duì)來(lái)風(fēng)風(fēng)向，則頭部?jī)蓚?cè)的風(fēng)壓信號(hào)不等，將每組壓力差和各風(fēng)壓信號(hào)引出，通過(guò)控制系統(tǒng)的arduino開源電子原型平臺(tái)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)頭部送來(lái)的壓力差和風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行處理，并在微處理器中實(shí)現(xiàn)反饋控制、比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)以及微分調(diào)節(jié)等功能；在經(jīng)arduino處理之后，向伺服電機(jī)發(fā)送信號(hào)，帶動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)齒輪組變速，帶動(dòng)空心軸旋轉(zhuǎn)，使得頭部繞軸旋轉(zhuǎn)，使得測(cè)試儀頭部正對(duì)來(lái)風(fēng)方向。當(dāng)頭部中軸線正對(duì)來(lái)風(fēng)風(fēng)向時(shí)，頭部?jī)蓚?cè)壓差相等，伺服電機(jī)停止工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)來(lái)向的測(cè)定。同時(shí)，處理器記錄伺服電機(jī)朝著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，當(dāng)伺服電機(jī)已經(jīng)超某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定圈數(shù)之后，伺服電機(jī)不再根據(jù)有測(cè)量系統(tǒng)頭部傳來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)，而是朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)圈，防止電線纏繞抱死伺服電機(jī)，導(dǎo)致電機(jī)燒壞，提高系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，該測(cè)試儀通過(guò)伺服電機(jī)，克服阻尼帶來(lái)的測(cè)量誤差，利用伺服電機(jī)帶電自鎖性，消除風(fēng)向儀的阻力簡(jiǎn)諧振動(dòng)，增強(qiáng)抗干擾性。

其中，pid控制調(diào)節(jié)的基本輸入輸出關(guān)系如下式所示：

其中，δ為比例系數(shù)，t1為積分時(shí)間常數(shù)，td為微分時(shí)間常數(shù)，e(t)為控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，e(t)＝p(t)-0，p(t)為壓力傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)初步處理所得到的壓差與時(shí)間的函數(shù)；

一種基于上述風(fēng)向測(cè)試儀的測(cè)試方法，具體測(cè)試方法流程如圖4所示，所述壓力傳感器有6只，分為三組，由前端向尾端依次為第一組，第二組和第三組；包括以下步驟：

(1)測(cè)量頭部殼體兩側(cè)的風(fēng)壓信號(hào)

第一組、第二組和第三組壓力傳感器測(cè)量的頭部殼體左側(cè)的風(fēng)壓值為第一風(fēng)壓值p1，第三風(fēng)壓值p3和第五風(fēng)壓值p5，右側(cè)的風(fēng)壓值為第二風(fēng)壓值p2，第四風(fēng)壓值p4和第六風(fēng)壓值p6；

(2)處理風(fēng)壓信號(hào)

三組壓力傳感器測(cè)量的風(fēng)壓信號(hào)輸入到控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)的微處理器進(jìn)行處理，按以下公式計(jì)算每組壓力傳感器測(cè)量的壓力差為：

△p1＝p1-p2

△p2＝p3-p4

△p3＝p5-p6

(3)判定兩側(cè)風(fēng)壓是否平衡

若{△p1,△p2,△p3}max≤p0，且p1>p3>p5，p2>p4>p6成立，判定兩側(cè)風(fēng)壓平衡，頭部殼體前端指向來(lái)風(fēng)方向，伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，等待后續(xù)控制信號(hào)；

若{△p1,△p2,△p3}max≤p0，且p1>p3>p5，p2>p4>p6不成立，判定兩側(cè)風(fēng)壓不平衡，則微處理器根據(jù)風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)；其中，當(dāng)p1-p2>p0時(shí)，即左側(cè)風(fēng)壓值大于右側(cè)風(fēng)壓值，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向左側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)p1-p2<p0時(shí)，即左側(cè)風(fēng)壓值小于右側(cè)風(fēng)壓值，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)頭部殼體向右側(cè)側(cè)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)頭部殼體前端正對(duì)來(lái)風(fēng)風(fēng)向時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)；其中，p0為壓力設(shè)定值，取值范圍為5pa～20pa。

另外，控制過(guò)程中微處理器記錄伺服電極朝著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，當(dāng)伺服電機(jī)超過(guò)某一方向設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)后，微處理器控制伺服電機(jī)朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，防止電線纏繞抱死伺服電機(jī)。