1. 计算系统的传递函数的极点和零点:

W(s)=523500/(s^3+87.35s^2+10470s)

零点:W(s)=0,无零点

极点:s^3+87.35s^2+10470s=0

使用Matlab命令roots([1 87.35 10470 0])求解得到:

s1=-72.85,s2=-12.73+j102.89,s3=-12.73-j102.89

  1. 选择合适的PI控制器形式:

由于系统具有三个极点,因此选择标准形式的PI控制器:

C(s)=Kp+Ki/s

  1. 利用工程整定法确定Kp和Ti:

a) 利用系统的单位阶跃响应,确定系统的稳态误差常数Kp:

由于输入信号为阶跃信号,因此系统的稳态误差常数Kp等于系统的静态增益Ks,即:

Kp=Ks=lim(s→0)W(s)=523500/10470=50

b) 利用系统的动态响应,确定积分时间常数Ti:

根据工程整定法,选择Ti为系统的2~3倍时间常数T,其中T为系统的峰值时间。

根据Matlab命令step(W)求解得到系统的单位阶跃响应:

t=[0:0.001:1.5];

y=50*(1-exp(-12.73t).((cos(102.89t)+0.34sin(102.89*t))./sqrt(1-0.34^2)));

plot(t,y)

由图像可知,系统的峰值时间T约为0.2秒,因此选择Ti=2T=0.4秒。

综上所述,PI控制器的参数为:

Kp=50,Ti=0.4秒


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