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文档简介

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： 1、 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。2、 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。3、 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(1 2 5,1 10); rlocus(num,den)画出根轨迹图1如下:图12.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4、 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.
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