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1、课 程 设 计 报 告题 目 温度控制系统MATLAB仿真 (题目C)过程控制课程设计任务主题C：温度控制系统MATLAB仿真一、 系统概况：设置温度控制系统方块图，如图所示Gc(s)、Gv(s)、Go(s)、Gm(s)、分别是调节器、执行器、过程对象和温度变送器的传输函数；电温变送器的测量范围为50100OC、输出信号为420mA。Gf(s)传递干扰通道的函数。Gf(s)传递干扰通道的函数。二、系统参数二 要求：1。建立模拟结构图，进行以下模拟，并找出主要性能指标：（1）控制器为10、20、50、100、200，系统广义对象输出z(t)过渡过程；(2)控制器为比。
2、例积分控制，其比例度20，积分时间分别为TI1min、3min、5min、10min时，z(t)过渡过程；(3)控制器为比例积分微分控制，比例10，积分时间TI5min，微分时间TD = 0.2min时，z(t)过渡过程。2.分析比较上述模拟结果，得出结论。3.写设计报告。注：调节器比例带说明比例控制规律的输出p(t)输入偏差信号e(t)在公式中，Kc比例系数称为控制器。在过程控制仪表中，一般用比例度来表示比例控制作用的强弱。比例度定义为公式，(zmax-zmin)为控制器输入信号的变化范围，即量程；(pmax-pmin)为控制器输出信号的变化范围。这时 与Kc 。
三、便互成倒数关系，即： 但如果调节器的输入和输出不是相同性质的信号，则系数K1.根据量程和输出信号范围计算。例:在温度系统中，调节器为电动比例调节器，电动变送器测量范围为40150 OC，输出为420mA，若选择比例度 =10%，询问比例调节器的比例系数Kc为多少？解决方案:模拟过程1。控制器为比例控制P。比例控制器的传输关系如下:(1)当比例为10时，即模拟图Kc为3.2.给定值和阶跃扰动分别设置为80，10有模拟系统广义对象输出z(t)过渡过程如图所示：其主要性能指标如下：上升时间tr=2.4min; 峰值时间tp=3.2min；最大。
4.超调量；过渡时间；ts=10min;震荡次数N=3； 稳态误差=10OC(2)比例为20，模拟图中Kc参数改为1.6即可，仿真系统广义对象输出z(t)过渡过程如下图所示：主要性能指标如下：上升时间tr=3min; 峰值时间tp=4min；最大超调量；过渡时间；ts=10min;震荡次数N=2； 稳态误差=5OC(3)比例为50，图1中K参数为0.64即可，仿真系统广义对象输出z(t)过渡过程如下图所示：主要性能指标如下：上升时间tr=4.2min; 峰值时间tp=5min；最大超调量；过渡时间；ts=10min;震荡次数N=1； 稳态误差=-5OC(4)比例为100，图1中K参数为0。
5、.32可以模拟系统广义对象的输出z(t)过渡过程如下图所示：当图中的比例为100时，最大值小于80，不符合系统要求的稳定范围（5）为200，图1中的K参数为0.16可以模拟系统广义对象的输出z(t)过渡过程如下图所示：图所示比例为200时，最大值也小于80，不符合系统要求的稳定范围。二、控制器为比例积分控制PI传输关系为：控制器的传输函数为：建立比例积分模拟结构图如下：（1）比例20，积分时间为TI1min比例系数为1.6.模拟系统的广义对象输出z(t)过渡过程如下图所示:由于系统发散，不稳定，各项指标无意义(2)比例为20，积分时间为TI3mi。
6、n把仿真图中PI控制器改为， 仿真系统广义对象输出z(t)过渡过程如下图所示：主要性能指标如下：上升时间tr=2.7min; 峰值时间tp=4.2min；最大超调量；过渡时间；ts=10min;震荡次数N=2； 稳态误差=20OC(3)比例为20，积分时间为TI5min把仿真图中PI控制器改为，仿真系统广义对象输出z(t)过渡过程如下图所示：主要性能指标如下：上升时间tr=2.7min; 峰值时间tp=4.2min；最大超调量；过渡时间；ts=10min;震荡次数N=2； 稳态误差=10OC(4) 比例为20，积分时间为TI10min把仿真图中PI控制器改为，仿真系统广义对象输出z(t)的过渡过。
7.程如下图所示：主要性能指标如下：上升时间tr=2.7min; 峰值时间tp=4.2min；最大超调量；过渡时间；ts=10min;震荡次数N=2； 稳态误差=2OC三、控制器为比例积分微分控制PID其传输关系为：控制器地传输函数为：已知要求为10比例，积分时间TI5min，微分时间TD = 0.2min，因此，建立模拟结构图如图所示：模拟系统广义对象输出z(t)主要性能指标如下：上升时间tr=2.4min; 峰值时间tp=3.4min；最大超调量；过渡时间；ts=10min;震荡次数N=2； 稳态误差=0OC分析结论(1)比例控制:比例控制过程的模拟，10%，20%，50%，1。
在200%的变化过程中，Kc逐渐减小。随着Kc随着系统的响应速度和超调量的逐渐减小，但当Kc少于0.32后，系统响应缓慢，系统不能满足调整要求。可见，比例系数Kc系统响应越大，但过大会导致系统不稳定。但是如果Kc调整要求太小，系统响应慢，静态特性差。(2)比例积分控制：从仿真的结果来看，随着积分时间的增加，积分的控制作用在减小，系统的稳定性在加强。积分控制主要是决于积分时间的长短，消除静差。误差调例积分调节控制，可实现误差调节。(3)比例积分微分控制:从仿真过程中可以看出，应用PID由于微分环节的加入，调整不仅可以消除误差，还可以改进。
9.系统的稳定性是一种理想的调整方法。收获与体会通过本次课程设计，使我对比例控制，比例积分控制，以及比例积分微分控制(PID)三种系统控制手段有了更深入的了解，从单一的控制功能到三者的比较，让我基本了解了它们的控制规律和各自的控制优缺点。我也很熟悉MATLAB掌握了操作环境Simulink仿真过程。课程设计也让我学到了很多书之外的东西。在课程设置过程中，通过搜索信息和学生之间的讨论，将理论知识提高到实践的高度。最后，感谢老师在我们学习过程中无私的指导。附录：参考文献1 邵裕森、戴先中：过程控制工程.2000(5)机械工业. 2 严景华：自动控制原理.哈尔滨工业大学，2012(10). 3 张普格、陈丽兰：控制系统CAD基于MATLAB语言.2010(8)机械工业. 17。