航空航天科技的发展对风洞流场控制精度的要求越来越高,目前使用的控制方法无法达到试验的精度要求。模型预测控制利用预测模型基于未来时刻的控制偏差在线滚动优化求解控制律,可以实现对风洞流场的高精度控制。本文以2.4米暂冲型跨声速风洞为研究对象,使用模型预测控制实现风洞流场的高精度控制。本文分析了 2.4米风洞的硬件结构和吹风试验的动态特性,对风洞控制系统进行了改造和简化。针对流场时变的特点,引入了新的参数变量—主引压力;针对系统非线性和耦合的特点,将原来的控制量总压和马赫数转化为总压和静压,马赫数通过公式计算得出。将原风洞控制系统改造成一个单输入单输出的主引控制系统和一个2输入2输出的风洞流场控制系统。主引控制系统采用PID控制方法设计控制器,实现了主引压力的恒定控制。针对风洞流场控制系统所具有时变、时滞、变量耦合、不同工况下呈非线性、同一工况附近呈近似线性的特点,选择模型预测控制方法设计控制器。另外,针对攻角对风洞流场的频繁扰动进行分析,得出攻角扰动属于可测扰动,所以利用前馈方式进行补偿能够更为合理有效地抵抗攻角变化给风洞流场带来的扰动影响。最终,设计出多变量前馈模型预测控制器。基于LabVIEW软件实现了风洞流场多变量前馈模型预测控制器。根据风洞流场的一阶近似模型、攻角扰动的近似模型以及工程经验对控制器的参数进行了整定。通过同一工况下的PID控制器、模型预测控制器以及多变量前馈模型预测控制器仿真吹风试验对比验证了所设计控制器的控制精度。另外,通过试验也验证了控制器的工况扩展能力。