无人机实验报告.docx
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无人机实验报告
无人机实验报告
2017年秋季学期
《无人机控制系统》课程
实验报告
院系:
班号:
学号:
姓名:
2017年10月14日
审阅教师:
实验成绩:
一、实验目的
1、了解无人机控制系统的设计方法;
2、掌握并熟悉MATLAB仿真工具的使用方法;
3、掌握并熟悉SIMULINK仿真工具的使用方法。
二、实验内容
1、试验对象:
无人机俯仰角控制系统设计
2、参数:
•无人机舵系统传递函数为:
•升降舵偏角与姿态角之间的传递函数为:
3、要求:
•画出系统根轨迹图;
•分别用根轨迹法和增益调试的方法求出系统最大增益;
•利用Simulink对系统进行仿真和参数调试,并给出最终控制器
及控制效果图。
三、实验步骤
1、画出系统根轨迹图
系统的传递函数
,
在MATLAB中输入以下指令
num=3;
>>den=conv([125],[110]);
>>rlocus(num,den)
画出根轨迹图1如下:
图1
2.分别用根轨迹法和增益调试的方法求出系统最大增益
图1中根轨迹与虚轴交点的Kp对应最大增益,此时系统临界稳定(如图2),Kp=83.5为了求解方便,Kp近似等于250/3,此时系统的传递函数为
此时系统开环放大倍数为5。
图2
接下来用增益调试法确定最大增益。
系统的传递函数为
当Kp=100/3时,系统单位阶跃响应收敛。
单位阶跃响应如下图3所示。
图3
当Kp=400/3时,系统单位阶跃响应收敛。
单位阶跃响应如下图4所示。
图8
搭建系统控制器如图9下:
图9
系统阶跃响应如图10和图11(把超调部分放大)所示
图10
图11
此时系统超调量为2%,调整时间为2s,性能较好。
此时控制器传递函数为
四、实验结论
无人机舵系统的传递函数为
通过选取适当的PID控制器,系统可以有很不错的动态性能。
分别用根轨迹法和增益调试的方法求出系统最大增益为Kp=250/3。
然后通过Simulink仿真确定PID控制器参数为Kp=6,Ki=1,Kd=1.5。
因此,控制器传递函数为
此时,系统超调量为2%,调整时间为2s,无稳态误差,系统性能较好。
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