已知某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=8/(360s+1),系统延迟为180秒,使用Ziegler-Nichols整定方法,设计PI和PID控制器。
时间: 2024-04-01 17:38:11 浏览: 261
根据负反馈系统的开环传递函数,我们可以得到闭环传递函数:
$$
G_c(s) = \frac{G_o(s)}{1 + G_o(s)}
$$
其中,$G_o(s)$为开环传递函数,根据题目,$G_o(s)$为:
$$
G_o(s) = \frac{8}{360s + 1}e^{-180s}
$$
接下来,我们使用Ziegler-Nichols整定方法进行控制器设计。首先,我们需要进行开环试验,记录下系统的临界增益 $K_u$ 和临界周期 $T_u$。
然后,我们可以根据Ziegler-Nichols整定方法,根据临界增益和临界周期计算出 PI 和 PID 控制器的参数。具体计算公式如下:
- PI 控制器:
$$
K_p = 0.9K_u, \qquad T_i = 0.3T_u
$$
- PID 控制器:
$$
K_p = 1.2K_u, \qquad T_i = 0.5T_u, \qquad T_d = 0.125T_u
$$
其中,$K_p$、$T_i$ 和 $T_d$ 分别为比例增益、积分时间和微分时间。
最后,我们将得到 PI 和 PID 控制器的传递函数:
- PI 控制器:
$$
G_{c,PI}(s) = K_p\left(1 + \frac{1}{T_is}\right) = 0.9K_u\left(1 + \frac{3}{T_u s}\right)
$$
- PID 控制器:
$$
G_{c,PID}(s) = K_p\left(1 + \frac{1}{T_is} + T_ds\right) = 1.2K_u\left(1 + \frac{2}{T_u s} + 0.125T_u s\right)
$$
其中,$K_u$ 和 $T_u$ 分别为开环试验得到的临界增益和临界周期。需要注意的是,由于系统的延迟为180秒,因此在实际应用中,需要进行相应的延迟补偿。
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