8.

对于有自衡能力的二阶被控对象的传递函数为：

答：由于输入为单位阶跃输入，被控对象的放大系

W0(s)?K0

(T1s?1)(T2s?1)数为K0?13.5。

其单位阶跃响应曲线如下图。用图解法确定此二阶被控对象传递函数的参数K0，

T1和T2的确定步骤如下：

1） 过响应曲线的拐点A作切线；

2） 分别交B、C、D和E点，并求得CD和BE

值；

T1和T2。其中

BE与m的相互关系表见附表。

B?5.5，C?5，D?9.5，E?4.5

，CD?9.5?5?4.5BE?5.5?4.5?1

3） 从附表中求得与BE值对应的m值。 4） 由CD

?T2?T1，m?T1/T2解得

控制装置，系统的管道仪表流程图如图所示。已知被控对象和执行装置的传递函数近似为

Wa(s)?Ka??ase（其中，Ka?3，

Tas?1Ta?5min， ?a?2.5min），反馈通道

检测变送装置的传递函数为Wm(s)?（其中KmKm，扰动通道的传递函数近?0.5）

似为

Wd(s)?Kd??dseTds?1（其中，

Kd?0.，5Td?3min， ?d?3min）

前馈通道检测变送装置的传递函数为

5）

WQ(s)?KQ（其中KQ?0.5）。试在反馈

通道上设计一个PID控制器Wc(s)，在前馈通道上设计一个前馈控制器Wf

(s)。要求：

设计控制器，计算出各控制器的控制参数，并画出可实施的控制系统方框图。

注：响应曲线法控制器参数整定经验公式见下表

调节规律 调节参数 比例度δ% (K0?0积分时间TI 3.3?0 2?0 微分时间TD 0.5?0 P PI PID /T0)╳100% /T0)╳100% /T0)╳100% 1.1(K0?00.85(K0?0

9.

对于一个热交换系统设计一套前馈-反馈复合

3

前馈通道的前馈控制器设计

由 不变性条件

Wf(s)Wa(s)WQ(s)?Wd(s)?0

得：

Kd??dsWf(s)??Wd(s)Wa(s)WQ(s)??e 1Tds?图题6

解：

2

反馈通道主控制器的设计

用响应曲线法设计反馈通道的PID主控

制器，系统被控对象的广义传递函数可近似为

KaKQTas?1e??as????KdTas?1?(?d??a)s0.55s?1?(3?2.5)se??eKaKQTds?13?0.53s?115s?1?0.5se33s?1Wf(s)是一个具有超前性质和纯滞后的前馈补偿

器。

Ka??asKKm??asK0??0sT1s?e11eKm?a?5s?1eK?的物理实现方框图见下fas?1Tas?1TTs?1T2s?133s0?1

图，其中：Kf?0.33，T1?5，T2?3，计

其中K0?KaKm?3?0.5?1.5，

T152K??1??1??0.67 算T0?Ta?5min，

T233?0??a?2.5min W0(s)?Wa(s)Wm(s)?由查表可得：

?%?0.85K0?0/T0?100%?0.85?1.5?2.5/5?100%?63.75%

Kc?1/?%?1/0.675?1.57 TI?2?0?2?2.5?5 TD?0.5?2.5?1.25

PID控制器Wc(s)的方框图为：

e?0.5s的物理实现

就本系统来讲，?f?0.5，远比T1，T2小，所以

e?0.5s可近似为一个惯性环节，即：

e?0.5s?1

0.5s?1(s)的物理实现图见下图

所以，前馈控制器Wf