已知某系统开环传递函数为G(s)=(8/360s+1),系统延迟180秒,试用Z-N整定公式,设计PI、PID控制器
时间: 2024-03-30 21:33:35 浏览: 97
好的,根据 Ziegler-Nichols 整定法,我们需要先进行开环试验来获取系统的临界增益和周期。
在开环状态下,系统传递函数为 G(s) = 8 / (360s + 1),所以系统的开环临界增益为 Kc = 1 / G(jωu),其中 ωu 为系统的临界频率,可以通过解方程360ωu = 1得到 ωu = 1 / 360。
通过实验,我们可以得到系统的临界增益为 Kcu = 1.83。因此,我们可以得到 PI 控制器的参数为:
- 比例增益 Kp = 0.45 Kcu = 0.83
- 积分时间 Ti = 1.2 / ωu = 4.32s
PID 控制器的参数为:
- 比例增益 Kp = 0.6 Kcu = 1.1
- 积分时间 Ti = 0.5 / ωu = 1.8s
- 微分时间 Td = 0.125 / ωu = 0.45s
其中,Ti 和 Td 分别为 PI 和 PID 控制器的积分时间和微分时间。
需要注意的是,由于系统存在180秒的延迟,我们需要在控制器中加入一个预估器来补偿这个延迟。预估器的传递函数为 exp(-180s)。因此,PI 控制器和 PID 控制器的传递函数分别为:
- PI 控制器:Gc(s) = Kp (1 + 1 / (Ti s)) exp(-180s)
- PID 控制器:Gc(s) = Kp (1 + 1 / (Ti s) + Td s) exp(-180s)
其中,Kp、Ti 和 Td 分别为上述计算得到的 PI 和 PID 控制器的参数。
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