升降舵时域响应辨识实验实验报告
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升降舵时域响应辨识实验实验报告
国防科技大学的实验指导书
升降舵时域响应辨识实验
实验报告
2015年5月9日星期六
国防科技大学的实验指导书
升降舵时域响应辨识实验实验报告
一、实验目的一、实验目的
1) 熟悉舵机的指标与要求；
2) 熟悉舵系统响应测试原理；
3) 掌握舵系统响应测试原理及方法。
二、实验任务二、实验任务
1) 利用阶跃响应方法进行传递函数模型的辨识；
2) 将实验数据与模型数据的阶跃响应数据对比分析。
三、实验设备器材三、实验设备器材
1) 弹载控制器；
2) 舵系统；
3) 测试计算机。
四、实验原理四、实验原理
通过测试计算机和弹载控制器给舵系统（如升降舵）施加一阶跃信号，采集升降舵的反馈信号，得到阶跃响应曲线。对数据进行归一化处理后，重新绘制单位阶跃响应曲线，从图中可以读取出峰值时间tp和最大超调量Mp。升降舵系统为二阶欠阻尼系统，根据如下方程可以求出二阶模型参数，即 ?????????? (2?1) ln ????????????=?????由此可以求取升降舵的传递函数。
五、实验内容及数据处理五、实验内容及数据处理
i. 获取实验数据
1) 检查测试计算机、弹载控制器和舵系统的连接状态；
2) 在测试计算机上启动测试实验软件包，选择舵系统时域响应选项卡；
3) 置弹载控制器为舵系统实验模式，上电，待系统工作稳定；
4) 在测试计算机上，选择舵为升降舵，并发送舵机归零信号； ??=
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5) 设置阶跃指令信号幅值为+10V，并启动舵机，10s后停止舵机；
6) 保持实验数据，绘制阶跃响应曲线。
ii. 模型辨识
对阶跃响应数据进行归一化处理，其方法为：求取阶跃响应数据的稳态值与阶跃信号幅值之比K，将每个时间点上的阶跃响应数据均除以阶跃信号幅值后重新绘制阶跃响应曲线。
在MATLAB 中，输入如下命令：
clear;clc
A=xlsread('SJD');
figure(1)
plot(A(:,1)-203.75,A(:,4)) %绘制原始曲线
grid on
title('图1 原始响应曲线')
t=A(:,1)-203.75; %将时间初值置零
y=A(:,4)/15.3581; %响应数据归一化
figure(2)
plot(t,y) %绘制单位阶跃响应曲线
grid on
title('图 2 单位阶跃响应曲线')
[Mp,n]=max(y);tp=t(n); %找出y的最大值及其对应时间
hold on
plot(tp,Mp,'*') %峰值点显示及其坐标标注
text(tp,Mp,'(0.16,1.08)')
text(t(570),y(570)+0.05,'1.0018')保存并运行，其运行结果如图1和图2。 将tp和Mp代入公式 (2-1)，利用MATLAB可以计算出 ???? 及 ξ :
>> syms xi positive
>> xi=eval(solve('xi/sqrt(1-xi^2)+log(Mp)/pi')),wn=pi/tp/sqrt(1-xi^2)
xi = 0.0256
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wn = 19.6414
由此可得，升降舵系统的传递函数为：
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?????? 385.8()Gs== (2?2) iii. 数据分析
利用MATLAB绘出公式（2-2）中的传递函数的单位阶跃响应，如图3： num=wn^2;
den=[1 2*xi*wn wn^2];
G=tf(num,den)
step(G)
从图3可以看出，模型的振荡剧烈。
对比图2和图3，两者相差大，这与数据模型中带有很多“毛刺”但建模时
内容需要下载文档才能查看未考虑等有关。
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