2022年无人机实验报告.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 2022 年秋季学期无人机掌握系统课程试验报告院系：班号：学号：2022 年10 月14 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 批阅老师：试验成果：一、试验目的 1、明白无人机掌握系统的设计方法；2、把握并熟识 MATLAB仿真工具的使用方法；3、把握并熟识 SIMULINK仿真工具的使用方法；二、试验内容 1、试验对象：无人机俯仰角掌握系统设计2、参数：.无人机舵系统传递函数为：e 0.11c 0.1s. 升降舵偏角与姿势角之间的传递函数为： s23s5e 23、要求

2、：. 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,并给出最终掌握器及掌握成效图；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、试验步骤 1、画出系统根轨迹图 系统的传递函数G s 2 s23 kps10,c s5在 MATLAB中输入以下指令 num=3; den=conv1 2 5,1 10; rlocusnum,den 画出根轨迹图 1 如下: 图 1名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - -

3、- - - - - 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 为了求解便利, Kp 近似等于 250/3, 此时系统 的传递函数为G s 2 s2250s10c s55；此时系统开环放大倍数为图 2 接下来用增益调试法确定最大增益；系统的传递函数为名师归纳总结 G s 2 s23 kps10第 4 页,共 9 页c s5- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 当 Kp=100/3 时,系统单位阶跃响应收敛；单位阶跃响应如以下图 3 所示；图 3 当 Kp=400/3 时,系统单位阶跃响应收敛；单位阶跃响应如以下

4、图 4 所示；图 4 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当 Kp=250/3 时,系统单位阶跃响应收敛；单位阶跃响应如以下图 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、利用 Simulink 设计掌握器我们挑选最常见的PID 掌握方法来设计掌握器添加掌握器之前,如图 7 图 7 示波器波形为图 8 所示图 8 搭建系统掌握器如图 9 下：图 9 名师归纳总结 -

5、 - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 系统阶跃响应如图此时系统超调量为10 和图 11把超调部分放大所示图 10 图 11 2%,调整时间为 2s, 性能较好；此时掌握器传递函数为名师归纳总结 Gs 15.s2s6s1第 8 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 四、试验结论无人机舵系统的传递函数为G s 2 s23 kps10c s5通过选取适当的 PID 掌握器,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 掌握器参数为 Kp=6,Ki=1,Kd=1.5 ；因此,掌握器传递函数为Gs 1 . 52 ss6s1此时,系统超调量为 能较好；2%,调整时间为 2s, 无稳态误差,系统性名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页