无人机实验报告.doc

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::2017年10月14日审阅教师:实验成绩:实验目的了解无人机控制系统的设计方法;掌握并熟悉MATLAB仿真工具的使用方法;掌握并熟悉SIMULINK仿真工具的使用方法。实验容试验对象:无人机俯仰角控制系统设计参数:•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: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。实验步骤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:,此时系统临界稳定(如图2),Kp=,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4当Kp=250/3时,系统单位阶跃响应收敛。单位阶跃响应如下图5所示。图5由此可见,Kp=250/3为最大增益。程序截屏如图6:图63、利用Simulink设计控制器我们选择最常见的PID控制方法来设计控制器添加控制器之前,如图7图7示波器波形为图8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=。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。