设计水塔液位控制系统,若受控对象为k/s*(s+2.5)*(s+1),设计一个单回路控制系统,要求: 给系统加入PID并进行参数的整定,采用等幅振荡法将系统的衰减比设置在5:1
时间: 2024-03-29 16:37:08 浏览: 121
基于PID的上水箱液位控制系统设计论文.doc
针对受控对象k/s*(s+2.5)*(s+1),可以采用PID控制器进行控制。我们可以根据等幅振荡法来进行PID参数的整定,以实现系统的衰减比为5:1。
首先,我们需要将受控对象转换为标准形式,即以1为最高次幂的形式表示。将k/s*(s+2.5)*(s+1)进行因式分解,得到:
k/s*(s+2.5)*(s+1) = k/(s^2+3.5s)(s+1)
然后,我们可以根据等幅振荡法中的公式计算系统的周期T和阻尼比ζ,根据要求,设置ζ为5:1,即ζ=0.2。
T = 4/(ζ*w_n),其中w_n为系统的自然频率,需要根据受控对象的特性进行确定。假设w_n为2,则T=10。
接下来,根据PID控制器的公式,我们可以计算出Kp、Ki和Kd的值:
Kp = 2*ζ*w_n/(k*sqrt(1-ζ^2))
Ki = w_n^2/k
Kd = (2*ζ*w_n^2-k)/k
将w_n=2、ζ=0.2和k=1代入上述公式,可以计算得到:
Kp = 0.152
Ki = 0.8
Kd = -0.024
最终,我们可以得到PID控制器的传递函数为:
C(s) = Kp + Ki/s + Kd*s
将受控对象和PID控制器进行串联,可以得到闭环传递函数为:
G_c(s) = Kp*(s^2+3.5s)/(s^3+(3.5+Kd)s^2+(1+Kp+Ki)s)
接下来,我们可以使用MATLAB等工具进行仿真验证和优化。
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