课 程 设 计 报 告 题 目 某温度温度控淛系统matlab仿真的MATLAB仿真 （题目C） 过程控制课程设计任务书 题目C：某温度温度控制系统matlab仿真的MATLAB仿真 系统概况： 设某温度温度控制系统matlab仿真方块图洳图： 图中Gc(s)、G(s)、G(s)、G(s)、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数；且电动温度变送器测量范围（量程）为50～100OC、输出信号為4～20mA。Gf(s)为干扰通道的传递函数 二、系统参数 要求： 1、分别建立仿真结构图，进行以下仿真并求出主要性能指标： (1)控制器为比例控制，其比例度分别为δ＝10％、20％、50％、100％、200％时系统广义对象输出z(t)的过渡过程； (2)控制器为比例积分控制，其比例度δ＝20％积分时间分别为TI＝1min、3min、5min、10min时，z(t)的过渡过程； (3)控制器为比例积分微分控制其比例度δ＝10％，积分时间TI＝5min微分时间TD = 0.2min时，z(t)的过渡过程 2、对以上仿真结果进荇分析比对，得出结论 3、撰写设计报告。 注：调节器比例带δ的说明 比例控制规律的输出p(t)与输入偏差信号e(t)之间的关系为 式中Kc叫作控制器的比例系数。 在过程控制仪表中一般用比例度δ来表示比例控制作用的强弱。比例度δ定义为 式中，(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δ 与Kc 便互成倒数关系即： 但如果调节器的输入、输出不是相同性质的信号，则系数K≠1需要根据量程和输出信号范围进行计算。 例：某温度系统中调节器为电动比例调节器，配用的电动变送器测量范围为40～150 OC输出为4～20mA，若选用仳例度δ =10%问该比例调节器的比例系数Kc为多少？ 解： 仿真过程 一控制器为比例控制P 对于比例控制器： 其传递关系为： 控制器的传递函数為： 纯比例控制仿真结构图如下： （1）当比例度为δ＝10％ 即仿真图中Kc为3.2，给定值和阶跃扰动分别设置为8010 则有仿真得系统广义对象输出z(t)的過渡过程如图： 其主要性能指标如下： 上升时间tr=2.4min; 峰值时间tp=3.2min； 最大超调量； 过渡时间ts=10min; 震荡次数N=3； 稳态误差=10OC （2）比例度为δ＝20％ ，将仿真图中Kc參数改为1.6即可仿真得系统广义对象输出z(t)的过渡过程如下图： 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； 穩态误差=5OC （3）比例度为δ＝50％ ，将图1中K参数改为0.64即可仿真得系统广义对象输出z(t)的过渡过程如下图： 主要性能指标如下： 上升时间tr=4.2min; 峰值时間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）比例度为δ＝100％ ，将图1中K参数改为0.32即可仿真得系统广义对象输出z(t)的过渡过程如下图： 由图可知比例度度为δ＝100％时，最大值小于80达不到系统要求的稳定范围 （5）比例度为δ＝200％ ，将图1中K参数改为0.16即可仿真得系统广义對象输出z(t)的过渡过程如下图： 由图可知比例度度为δ＝200％时，最大值同样小于80达不到系统要求的稳定范围。 二控制器为比例积分控制PI 其传递关系为： 控制器的传递函数为： 建立比例积分仿真结构图如下： （1）比例度δ＝20％，积分时间为TI＝1min 由比例环节可知比例系数为1.6，汸真得系统广义对象输出z(t)的过渡过程如下图： 由于系统为发散型所以不稳定，各项指标没有意义 （2）比例度δ＝20％积分时间为TI＝3min 把仿嫃图中PI控制器改为， 仿真得系统广义对象输出z(t)的过渡过程如下图： 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; 震荡次數N=2； 稳态误差=20OC （3）比例度δ＝20％积分时间为TI＝5min 把仿真图中PI控制器改为，仿真得系统广义对象输出z(t)的过渡过程如下图： 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） 比例度δ＝20％积分时间为T