上海企业网站制作方法,软件研发项目管理系统,关键词搜索引擎网站,网站建设公司新报价RflySim| 定点位置控制器设计实验四 01 设计实验
1.建立位置控制通道的传递函数模型
使用MATLAB “ControlSystemDesigner”设计校正控制器,使得加入校正环节后系统速度控制环阶跃响应稳态误差 #xff0c;相位裕度75截止频率2.0rad/s。位置控制环截止频率1rad/… RflySim| 定点位置控制器设计实验四 01 设计实验
1.建立位置控制通道的传递函数模型
使用MATLAB “ControlSystemDesigner”设计校正控制器,使得加入校正环节后系统速度控制环阶跃响应稳态误差 相位裕度75°截止频率2.0rad/s。位置控制环截止频率1rad/s,相位裕度60°
2.使用自己设计的控制器进行软件在环仿真实验和硬件在环仿真实验
本实验对应demo文件对于RflySim v3.0以下版本地址为*\PX4PSP\RflySimAPIs\Exp02_FlightControl\e6-PositionCtrl\e6.3
对于RflySim v3.0及以上版本地址为*\PX4PSP\RflySimAPIs\5.RflySimFlyCtrl\1.BasicExps\e6-PositionCtrl\e6.3。
打开e6-PositionCtrl\PID-Config\e6.3\tune\Init_control.m文件点击运行初始化参数PosControl_tune.slx文件将会自动打开如下图所示。 速度环分析输入为期望速度输出为实际速度。设置输入输出点如下图所示。 点击运行后进行如下图所示操作生成Bode图 生成 Bode 图后在左侧“Linear Analysis Workspace”中会出现“linsys1”变量。如下图所示操作即可得到传递函数模型。 由下图所示得到的传递函数为 由上述传递函数建立如下图的.m 文件 num[3331 5.039e05 2.563e07 4.486e08 5.371e08]; den[1 200 1.567e04 6.045e05 1.189e07 1.154e08 5.557e08 5.371e08 280.1]; Gtf(num,den);Z[-1.29]; P[-5.214e-7 -1.253 -33.92]; zpk1zpk(G) GGtf(zpk1) controlSystemDesigner(bode,G); 运行即可使用 MATLAB 基于 Bode 图的控制系统计如下图所示。 使用工具箱校正由上图可知系统的响应较慢向上拖动Bode图曲线增大开环增益。增益增大从阶跃响应曲线上看响应时间 变短但是带来了超调。从Bode图上看相 位裕度为50.1°相比设计目标偏小。 图. 加大增益对Bode图和阶跃响应的影响
增加一个超前校正环节提高相位裕度还能进一步提高截止频率增加响应速度。在 Bode 图中右键“add Pole/Zero”-“Lead” 直接拖动零极点观测响应曲线得到合适的矫正环节如下图所示。 图. 加入超前环节
在 Bode 图中右键“Edit Conpensator”如下图所示 看最终的得到的校正器为 对x通道位置环进行校正加入Step 3中得到的速度环校正器如下图所示。 得到位置环的 Bode 图如下图所示 相位裕度为 75.8◦截止频率 0.99基本满足要求。可略微增加增益提高截止频率。例如取位置环增 益为1.2重新绘制Bode图相位裕度为65.3° 截止频率为1.12,满足实验指标。 仿真实验前述设计的校正环节是时域连续的环节加入该模型应将其变为时域离散的环节。使用 c2d 函数将s域的传递函数按下述提示自行输入变为 z 域传递函数。 H tf([num], [den]) Hd c2d(H, Ts, ’foh’) 其中“num”为传递函数分子系数向量“den”为传递函数分母系数向量“Ts”为仿真步长本例 中为 0.004s。 这里替换后的传递函数为 将 Simulink 模型中的 PID 控制器替换成离散模块, 在e6-PositionCtrl\PID-Config\e6.3\HIL\PosControl_HIL.slx中找到PosControl_HIL/Control System/Subsystem1/position_control子模块如下图所示 图 替换原来的 PID 校正器
将e6-PositionCtrl\PID-Config\e6.3\HIL\PosControl_HIL.slx模型编译完成后烧入飞控进行硬件在环仿真, 多旋翼可以实现基本的直线飞行和悬停。 参考文献 [1] 全权,杜光勋,赵峙尧,戴训华,任锦瑞,邓恒译.多旋翼飞行器设计与控制[M],电子工业出版社,2018. [2] 全权,戴训华,王帅.多旋翼飞行器设计与控制实践[M],电子工业出版社,2020.
