无人机实验报告

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
• 升降舵偏角与姿态角之间的传递函数为：
Hale Waihona Puke Baidu
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]);
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。
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6
3、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
>> 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。
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：