文档介绍：《无人机控制系统》课程实验报告院系:航天学院控制科学与工程系班号:1304105学号:姓名:2016年10月20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。实验内容试验对象: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)画出根轨迹图如下:2、确定最大增益图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,Kp=,此时系统的传递函数为系统开环放大倍数为5。接下来用增益调试法确定最大增益。系统的传递函数为当时,系统单位阶跃响应收敛。单位阶跃响应如下图所示。当时,系统单位阶跃响应发散。单位阶跃响应如下图所示。当时,系统单位阶跃响应临界稳定。单位阶跃响应如下图所示。由此可见,为最大增益。3、利用Simulink设计控制器当系统调至最大增益时,系统出现等幅振荡。由系统的根轨迹图可知,系统需要一个位于左半平面的零点,且需在实轴极点之前,这样系统的两个共轭复根会被零点拽回LHP,从而系统不会出现发散现象。由上分析,我们选择PD控制器,它可以给系统提供一个LHP零点。画出Simulink模拟图如下图所示。 系统阶跃响应如下:可见系统存在较大稳态误差,需再加积分控制器。故重新搭建系统控制器如下:系统阶跃响应如下可见增加积分控制器后系统稳态误差消除。此时系统超调量为8%,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。然后通过Simulink仿真确定PID控制器参数为。因此,控制器传递函数为此时,系统超调量为8%,调整时间为2s,无稳态误差,系统性能较好。