哈工大無人機(jī)實(shí)驗(yàn)報告

./《無人機(jī)控制系統(tǒng)》課程實(shí)驗(yàn)報告院系：航天學(xué)院控制科學(xué)與工程系班號：1304105學(xué)號：姓名：2016年10月20日審閱教師：實(shí)驗(yàn)成績：實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉄o人機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法；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。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)對象：無人機(jī)俯仰角控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：?無人機(jī)舵系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：?升降舵偏角與姿態(tài)角之間的傳遞函數(shù)為：要求：?畫出系統(tǒng)根軌跡圖；?分別用根軌跡法和增益調(diào)試的方法求出系統(tǒng)最大增益；?利用Simulink對系統(tǒng)進(jìn)行仿真和參數(shù)調(diào)試,并給出最終控制器及控制效果圖。實(shí)驗(yàn)步驟畫出系統(tǒng)根軌跡圖系統(tǒng)的傳遞函數(shù),在MATLAB中輸入以下指令num=3;>>den=conv<[125],[110]>;>>rlocus<num,den>畫出根軌跡圖如下:2、確定最大增益圖中根軌跡與虛軸交點(diǎn)的Kp對應(yīng)最大增益,此時系統(tǒng)臨界穩(wěn)定,Kp=,此時系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)為5。接下來用增益調(diào)試法確定最大增益。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為當(dāng)時,系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)收斂。單位階躍響應(yīng)如下圖所示。當(dāng)時,系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)發(fā)散。單位階躍響應(yīng)如下圖所示。當(dāng)時,系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)臨界穩(wěn)定。單位階躍響應(yīng)如下圖所示。由此可見,為最大增益。3、利用Simulink設(shè)計控制器當(dāng)系統(tǒng)調(diào)至最大增益時,系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩。由系統(tǒng)的根軌跡圖可知,系統(tǒng)需要一個位于左半平面的零點(diǎn),且需在實(shí)軸極點(diǎn)之前,這樣系統(tǒng)的兩個共軛復(fù)根會被零點(diǎn)拽回LHP,從而系統(tǒng)不會出現(xiàn)發(fā)散現(xiàn)象。由上分析,我們選擇PD控制器,它可以給系統(tǒng)提供一個LHP零點(diǎn)。畫出Simulink模擬圖如下圖所示。系統(tǒng)階躍響應(yīng)如下：可見系統(tǒng)存在較大穩(wěn)態(tài)誤差,需再加積分控制器。故重新搭建系統(tǒng)控制器如下：系統(tǒng)階躍響應(yīng)如下可見增加積分控制器后系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差消除。此時系統(tǒng)超調(diào)量為8%,調(diào)整時間為2s,性能較好。此時控制器傳遞函數(shù)為實(shí)驗(yàn)結(jié)論無人機(jī)舵系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為通過選取適當(dāng)?shù)腜ID控制器,系統(tǒng)可以有很不錯的動態(tài)性能。分別用根軌跡法和增益調(diào)試的方法求出系統(tǒng)最大增益為。然后通過Simulink仿真確定PID控制器