工业炉温自动控制系统
控制工程基础复习题答案(修)
《控制工程基础》期 末 复习题答案一、选择题1、 设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力f(t)为输入量，位移y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是：（2）（1）1阶；（2）2阶；（3）3阶；（4）4阶 2、一阶系统的传递函数为153+s ；其单位阶跃响应为（ 2） （1）51te-- ；（2）533t e -- ；（3）555te-- ；（4）53te--3、已知道系统输出的拉氏变换为 ()222.20)(nn ns s s Y ωωω++= ,那么系统处于（ 1 ） （1）欠阻尼；（2）过阻尼；（3）临界阻尼；（4）无阻尼4、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ 3 ）。
(1))12)(15(1++-s s s ； (2)s T Ts 111+- （T>0）； (3))13)(12(1+++s s s；(4))2)(3(2-++s s s s 5、已知系统频率特性为151+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为（ 4 ）（1）)52sin(1ω-+tg t ；（2）)52sin(1112ωω-++tg t ；（3）)52sin(1ω--tg t ；（4）)52sin(125112ωω--+tg t6、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t te e t c --+-=221)(，系统的传递函数为（ 1 ）。
（1）)2)(1(23)(+++=s s s s G ；（2）)2)(1(2)(+++=s s s s G ；（3）)2)(1(13)(+++=s s s s G ；（4）)2)(1(3)(++=s s ss G7、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t te e t c --+-=221)(，系统的脉冲响应为（ 1 ）。
（1）t te e t k ---=24)( (2) t t e e t k ---=4)( （3）t te et k --+=24)( (4) t t e e t k 24)(---=8、系统结构图如题图所示。
基于单片机的炉温温度控制系统设计
摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。
由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。
自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。
时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式。
本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以AT89S52单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）控制算法。
本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。
温度采集控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、恒温的控制过程，而且可以记录温度—时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。
现场仿真表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。
本设计采用以8位AT89S52单片机作为系统的CPU。
使用电加热器升温，配合键盘输入，液晶显示器显示。
具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。
关键字：温度采集系统；单片机；DS18B20；温度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system; single-chip; DS18B20; temperature control目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 炉温控制的国内外研究现状及发展趋势 (2)1.4 本系统的任务和本文的主要内容 (4)2 系统总体分析与设计 (5)2.1 系统方案选择 (5)2.1.1 主控芯片单片机的选型 (5)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.2 系统的组成和工作原理 (6)2.3 系统主要元件介绍 (7)2.3.1 AT89S52单片机简介 (7)2.3.2 1602液晶显示器 (10)2.3.3 DS18B20数字温度传感器 (14)2.3.4 固态继电器 (18)2.4 本章小结 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 单片机的最小应用系统 (20)3.2 温度采集转换系统 (21)3.3 升温驱动控制系统 (22)3.4 键盘显示系统 (23)3.5 报警系统 (25)3.6 系统电源模块 (26)3.7 本章小结 (27)4 软件系统设计 (28)4.1 软件总体设计 (28)4.2 系统初始化函数 (29)4.3 控制函数 (30)4.4 读温度子程序 (31)4.5 键盘显示函数 (32)4.6 时间函数 (33)4.7 本章小结 (34)5 系统的调试与仿真 (35)5.1 软件调试 (35)5.2 硬件调试 (36)5.3 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (1)附录2 (18)1 绪论1.1 课题背景及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。
自动控制原理作业答案1-7(考试重点)演示教学
红色为重点（2016年考题）第一章1-2仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。
解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。
与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如下图所示。
1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。
冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。
冷水流量变化用流量计测量。
试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。
如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。
其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。
系统方块图如下图所示。
这是一个按干扰补偿的复合控制系统。
1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。
解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。
Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au后，作为控制电动机的电枢电压。
第一章 习题答案
第一章 习题答案1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态；(2) 画出系统方框图。
解 （1）负反馈连接方式为：d a ↔，c b ↔；（2）系统方框图如图解1-1 所示。
1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。
题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电解 c u 增高，偏差电压 r 。
此时，-=r e u u 使c u 过程：系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。
系统方框图见图解1-3。
1-4 题1-4图是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。
图中电位器1P 、2P 并联后跨接到同一电源0E 的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。
输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。
试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
题1-4图 导弹发射架方位角控制系统原理图解 当导弹发射架的方位角与输入轴方位角一致时，系统处于相对静止状态。
当摇动手轮使电位器1P 的滑臂转过一个输入角i θ的瞬间，由于输出轴的转角i o θθ≠,于是出现一个误差角o i e θθθ-=，该误差角通过电位器1P 、2P 转换成偏差电压o i e u u u -=，e u 经放大后驱动电动机转动，在驱动导弹发射架转动的同时，通过输出轴带动电位器2P 的滑臂转过一定的角度o θ，直至i o θθ=时，o i u u =，偏差电压0=e u ，电动机停止转动。
这时，导弹发射架停留在相应的方位角上。
只要o i θθ≠，偏差就会产生调节作用，控制的结果是消除偏差e θ，使输出量o θ严格地跟随输入量i θ的变化而变化。
自动控制原理作业答案解析1-7(考试重点)
红色为重点（2016年考题）第一章1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。
解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。
与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如下图所示。
1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。
冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。
冷水流量变化用流量计测量。
试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。
如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。
其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。
系统方块图如下图所示。
这是一个按干扰补偿的复合控制系统。
1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。
解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。
Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au后，作为控制电动机的电枢电压。
自动控制原理第二版 冯巧玲 北航第一章习题及答案
《自动控制原理》习题解答郑州轻工业学院电气信息工程学院第一章习题及答案1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态；(2) 画出系统方框图。
解 （1）负反馈连接方式为：d a ↔，c b ↔；（2）系统方框图如图解1-1 所示。
1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。
题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。
与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如图解1-2所示。
1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
自动控制原理作业
⾃动控制原理作业⾃动控制原理作业1、下图是仓库⼤门⾃动控制系统原理⽰意图。
试说明系统⾃动控制⼤门开、闭的⼯作原理，并画出系统⽅框图。
2、下图为⼯业炉温⾃动控制系统的⼯作原理图。
分析系统的⼯作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统⽅框图。
3、⽤离⼼调速器的蒸汽机转速控制系统如图所⽰。
其⼯作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动⼀对飞锤作⽔平旋转。
飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另⼀端通过连杆调节供汽阀门的开度。
在蒸汽机正常运⾏时，飞锤旋转所产⽣的离⼼⼒与弹簧的反弹⼒相平衡，套筒保持某个⾼度，使阀门处于⼀个平衡位置。
如果由于负载增⼤使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离⼼⼒减⼩⽽使套筒向下滑动，并通过杠杆增⼤供汽阀门的开度，从⽽使蒸汽机的转速回升。
同理，如果由于负载减⼩使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离⼼⼒增加⽽使套筒上滑，并通过杠杆减⼩供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。
这样，离⼼调速器就能⾃动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。
指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的⽅框图。
4、电压调节系统如图所⽰：分析系统的⼯作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统⽅框图。
5、下图为函数记录仪函数记录仪是⼀种通⽤记录仪,它可以在直⾓坐标上⾃动描绘两个电量的函数关系。
同时,记录仪还带有⾛纸机构,⽤以描绘⼀个电量对时间的函数关系。
请说明其组成、⼯作原理。
并画出系统⽅框图。
6、下图为⽕炮⽅位⾓控制系统原理图，请说明其⼯作原理，并画出系统⽅框图。
7、试⽤梅逊公式法化简下⾯动态结构图，求如图所⽰系统的传递函数)()(s R s C 。
8、试⽤梅逊公式法求如图所⽰系统的传递函数)()(s R s C 。
9、⽅框图如图所⽰，⽤梅逊公式化简⽅框图求)()(s R s C 。
10、已知系统⽅程组如下：=-=-=--=)()()()()]()()([)()]()()()[()()()]()()[()()()(3435233612287111s X s G s C s G s G s C s X s X s X s G s X s G s X s C s G s G s G s R s G s X 试绘制系统结构图，并求闭环传递函数)() (s R s C 。
炉温控制系统PLC
炉温控制系统PLC概述炉温控制系统是指通过PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）来实现对工业炉温度的自动控制的系统。
PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机设备，具有可编程、可集成、可靠性高等特点，被广泛应用于各种工业控制系统中。
系统组成炉温控制系统PLC主要由以下几个组成部分组成：1. PLC控制器PLC控制器是炉温控制系统的核心部件，它负责接收各种传感器信号，经过逻辑运算后输出控制信号，实现对炉温的控制。
PLC控制器一般具有多个输入和多个输出，可以与各种传感器和执行器进行连接。
2. 炉温传感器炉温传感器用于测量炉膛中的温度，并将测量结果发送给PLC控制器。
常见的炉温传感器包括热电偶传感器、热电阻传感器等。
根据不同的应用场景和要求，可以选择不同类型的炉温传感器。
3. 控制执行器控制执行器是根据PLC控制器的输出信号，对炉温进行调节的设备。
常见的控制执行器包括电磁阀、变频器、电机等。
通过控制执行器的开启和关闭，调节燃烧器的火力大小，从而达到炉温的控制。
4. 输入输出模块输入输出模块用于将外部信号与PLC控制器进行连接，主要负责将传感器测量的温度信号输入到PLC控制器中，并将PLC控制器的输出信号转化为对控制执行器的控制。
输入输出模块通常具有多个通道，可以实现多种传感器和执行器的连接。
5. 人机界面人机界面用于与PLC控制器进行交互，通常通过触摸屏、按钮等实现。
人机界面可以显示炉温的实时数据、报警信息等，并可以进行参数设定、控制状态的切换等操作。
系统工作原理炉温控制系统PLC的工作原理如下：1.PLC控制器不断接收炉温传感器的信号，获取炉膛的实时温度。
2.PLC控制器与输入输出模块进行通信，将炉温数据输入到PLC控制器中。
3.PLC控制器通过预设的控制算法，对炉温进行处理，并输出控制信号。
4.控制信号通过输出模块传输到相应的控制执行器上，控制执行器调节燃烧器火力大小，改变炉温。
最新炉窑温度控制系统
炉窑温度控制系统辽宁工业大学PLC技术及应用课程设计（论文）题目：炉窑温度控制系统的设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化072学号： 070302039学生姓名：李洪任指导教师：（签字）起止时间： 2010.12.22-2010.12.31课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要在石灰产品生产的流程中，窑炉烧制是一个非常重要的环节。
石灰窑烧制工业生产过程当中,需要调控的量有很多,最重要的就是高炉煤气流量的控制,燃烧空气流量的控制,冷去流量的控制及上料皮带秤的启停控制,PID调节作为经典控制理论中最典型的闭环控制方法。
本设计对石灰窑炉加热温度调整范围为800℃—1000℃，各种气体流量范围为2-5m3/h-2200N。
软件设计须能进行人工启动，考虑到本系统控制对象为石灰窑炉，是一个大延迟环节，且温度调节范围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要求。
被控对象为炉内温度，温度传感器检测炉内的温度信号，经温度变送器将温度值转换成电压信号送入PLC模块。
PLC把这个测量信号与设定值比较得到偏差，经PID运算后，发出控制信号，相应的控制可控调节阀，从而实现炉温的连续控制。
关键词：炉窑温度控制；PID算法；PLC编程；目录第1章绪论 0第2章课程设计的方案 (1)2.1概述 (1)2.2系统组成总体结构 (1)第3章硬件设计 (3)3.1PLC的选型和硬件配置 (3)3.2传感器选择 (5)3.3可控阀门及电动机选择 (6)第4章基于PLC的炉温控制系统的软件设计 (7)4.1STEP7MICRO/WIN32软件介绍 (7)4.2系统PID算法及流程图 (7)4.2.1 PID算法简介 (7)4.2.2PID算法的数字化处理 (8)4.3I/O口分配 (13)4.3主程序清单 (14)第5章课程设计总结 (22)参考文献 (23)第1章绪论随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
工业加热炉温度控制系统设计
0引言在科学技术日新月异的今天，工艺精度、产品质量的提高对于工业加热炉温度控制系统的要求日益增强。
对工业加热炉的工作进行监视及报警，温度值是加热炉随着加热的需要随时变化进行控制的重要参数。
但目前国内绝大多数工业还是采用加湿机等设备通过人工来控制加热炉的温度，很难达到最佳控制效果的，同时也无法进行温度数据的自动记录与时事管理。
因此，工业加热炉的温度自动控制系统取代人工完成成为了一种刻不容缓的需要，工业加热炉的温度自动控制系统也是在这种需求的驱动下被开发和实现的，并且达到了温度控制、声音报警的要求。
由于工业加热炉的温度控制系统和报警自动监控器系统均采用电能作能源，因而可以通过对输入功率的控制，达到对温度、声音报警的控制。
利用简单的单片机芯片组实现系统的控制功能，能够实现并满足系统的需要，又在经济上节约了支出，避免了系统小功能浪费的现象。
经过深入调查和认真分析本系统是一个二级计算机测控系统。
现场计算机承担各个加热炉的温度实时检测与控制以及报警监视和报警的任务。
控制中心位于中央控制室，负责对现场计算机的工作进行管理，完成实时数据收集、显示系统、打印报表以及对现场计算机的工作状态和温度给定值的设置等工作。
位于车间的工作人员值班室的值班机上，平时作为电子表运行。
当报警发生时，值班机能以声、显示数据等报警形势指示出报警的加热炉。
且当控制总台关机时，值班机能自动上升为主机代替上位机接管通讯系统向控制器发出报警查询控制字。
由于单片机的使用，现场计算机的任务也由单片机控制系统的人机接口部分来完成，再通过模数转换通道部分实现对系统的精确控制，最后采用8051单片机为主处理芯片实现对系统进行控制处理]1[]2[。
1工业加热炉温度控制系统1.1 温度控制系统简介1.1.1 选题的背景温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也有所不同。
工业烘干炉温度自动控制系统
摘要本文设计一个工业烘干炉温度自动控制系统，根据该控制系统的基本设计要求，设计出系统总体结构框图以及软件流程图，并对该控制系统的性能和特点做了详细的论述。
该控制系统主要内包括单片机最小系统、温度检测电路、温度控制电路、键盘显示电路，以及电源电路、报警电路等。
系统中采用PID控制算法，根据对炉温要求来控制固态继电器导通可控硅从而控制电加热管的加热时间来进行温度控制。
可控硅控制电加热管以便达到控制温度的目的。
系统中设计了人机对话接口电路，来完成温度显示及参数修改功能，在任何时候可监测到系统运行状态及运行结果。
本系统具有自动控温、自动显示、声光报警、参数可控可调等优点，采用微机控制保证了系统工作的可靠性和稳定性，该系统具有广阔的发展前景。
关键词：温度自动控制单片机系统 A/D转换AbstractThis paper designs an industrial drying furnace temperature automatic control system, according to the control system of basic design requirements, design the system overall structure diagram and software flow chart of the control system, and the performance and characteristics do the detailed discussion.This control system mainly in single chip minimize system, including temperature detection circuit, temperature control circuit, keyboard display circuit, and power circuit, alarm circuit, etc. Using PID control algorithm in the system, according to requirements to control temperature of conduction SCR soild-state relay to control electric heating pipes heating time to temperature control. Silicon-controlled rectifier control electric heating pipes in order to achieve the purpose of temperature control. System design human-machine conversation, interface circuit to complete temperature display and parameter modification function, at any time to monitor system can be running state and operation results.This system possesses automatic temperature control, automatic display, sound-light alarm, parameter controllable adjustable wait for an advantage, using microcomputer control guarantees the system reliability and stability, work this system has broad prospects for development.Keywords：Automatic Temperature Contro l Single-chip Microcomputer system A/D conversion目录第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的及意义 (1)1.2课题研究背景及国内外研究现状 (1)1.2.1 课题的研究现状 (2)1.2.2 发展趋势 (5)1.3课题研究的主要内容 (6)第2章控制系统总体方案的确定 (7)2.1控制系统方案的确定 (7)2.1.1 控制要求 (7)2.1.2 系统组成 (7)2.2测温元件的选择 (8)2.2.1 温度传感器的选择 (8)2.2.2 A/D转换器的选择 (9)2.3执行机构的选择 (9)2.4外围设备的选择 (10)2.4.1 显示器的选择 (10)2.4.2 键盘的选择 (12)2.5单片机的选择 (13)第3章控制系统硬件设计 (15)3.1微处理器ATMEL89C51 (15)3.1.1 89C51 性能及特点 (15)3.1.2 程序存储器的选择 (15)3.1.3 AT89C51 硬件结构及引脚 (16)3.2前向通道的设计 (20)3.2.1 集成温度传感器AD590 (20)3.3A/D转换接口电路的设计 (23)3.3.1 转换器ADC0809及其接口电路 (23)3.4后向通道的设计 (28)3.4.1 固态继电器的选择 (28)3.4.2 固态继电器与单片机的接口电路 (30)3.5系统电源的设计 (31)3.6人机对话接口电路的设计 (32)3.6.1 可编程并行接口芯片8255A及其接口电路 (32)3.6.2 报警电路的设计 (35)3.6.3 带看门狗和电源监控功能的复位芯片MAX813L (36)4.1数学模型的建立 (39)4.2控制算法 (39)4.3PID参数的整定 (40)第5章控制系统软件流程图设计 (44)5.1系统的工作过程 (44)5.2系统程序设计 (44)5.2.1 主程序设计 (44)5.2.2 中断程序的设计 (45)5.2.3 PID计算程序 (47)5.2.4 键盘输入子程序流程图 (49)5.2.5 显示子程序流程图 (50)总结................................................. 错误!未定义书签。
工业炉温自动控制系统
工业炉温自动控制系统-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One11 设计题目要求：1．查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
2．分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。
3．分析系统时域性能和频域性能。
4．运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。
（已知条件和性能要求待定）摘要炉温控制系统---是指根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。
炉温自动控制用热电偶测量温度，与给定温度进行比较，将偏差信号放大后作为驱动信号，通过电机、减速器调节加热器上的电压来实现准确的温度控制。
本文经过正确分析系统工作过程，建立系统数学模型，画出系统结构图后，设计与校正前系统性能分析和可采取的解决方案、方法及分析。
运用matlab软件进行复杂的系统时域验证和计算机仿真，通过具体设计校正步骤、思路、计算分析过程和结果，对于炉温控制系统的研究与改进具有现实意义。
关键字炉温控制系统系统校正 matlab软件1 工业炉温自动控制系统的工作原理加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0e r f u u u =-=，故1a u u =，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
炉温的单闭环控制系统的设计
过程控制系统课程设计设计题目：炉温的单闭环控制系统的设计摘要温度是工业对象中一种重要的参数，特别在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉和反应炉等。
由于炉子的种类不同，因此所采用的加热方法及燃料也不同，如煤气、天然气、油和电等。
但是就其控制系统本身的动态特性来说，基本上属于一阶纯滞后环节，因而在控制算法上亦基本相同。
随着社会的发展，在生活和工业中已经广泛的使用温度控制，而现代化炉温控制已经开始自动化PID控制时代了。
控制炉温恒定是满足生产、提高效率和节能减耗的关键技术，其具有很多优势，能够进一步提高控制精度，同时使得加热时间大大降低，不短提高能源的利用，因此也是越来越受到重视。
为了更好的确保加热炉的安全运行，因此加强炉温控制系统的设计与实现的研究非常有必要。
基于此本文分析了基于PID算法的炉温控制系统的设计与实现。
关键词：比例；积分；微分；炉温控制目录摘要 (I)一、概述 (1)二、课程设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)三、理论设计 (3)3.1方案论证 (3)3.2 系统设计 (3)3.3炉温控制系统硬件工作原理 (6)3.3.1前向通道工作过程 (6)3.3.2 反馈通道工作过程 (6)四、系统设计 (7)4.1 PID算法设计 (7)4.2软件设计 (9)4.2.1 画面的制作 (9)4.2.2 建立数据词典 (10)4.2.3 建立动画连接 (11)五、调试过程与结果 (12)5.1 调解P参数 (12)5.2 调节I参数 (13)5.3 调节D参数 (14)5.4 综合调试P、I、D三个参数 (15)六、实验中所用仪器设备清单 (16)七、收获与体会 (20)一、概述近年来随着热处理工艺广泛应用于加工过程,热处理中温度的控制精度和控制规律的优劣直接影响到热处理工艺的好坏。
电阻炉是热处理工艺中应用最多的加热设备,研究电阻炉温度控制方法具有重要意义。
工业炉的温度控制及其方法
工业炉的温度控制及其方法工业炉是现代化生产线中不可缺少的设备之一。
其主要功能是将原始材料加热以实现生产流程中所需的物理或化学变化。
然而，炉内温度的掌控对于产品质量和能源效率有着决定性的影响。
本文将探讨工业炉的温度控制及其优化方法，帮助工业生产者提高生产效率和减少能源消耗。
一、传统控制方式传统的炉温控制方式是基于经验性的调节。
生产者依赖于工人对生产线上每个环节的掌握能力，通过手动调整加热器功率来保持炉内温度稳定。
这种控制方式的缺陷在于，由于工人的感官、反应与状况可能会因为时间和环境的变化而导致偏差，因此无法保证炉内温度始终维持在设计标准之内。
二、PID控制PID控制是一种基于反馈信号的控制方式。
PID是英文Proportional（比例）、Integral（积分）、Derivative（微分）的第一个字母缩写。
当采用PID控制方式时，扫描探测器所处温度，将其与目标温度（设定值）进行比较，通过调整加热器功率，从而不断反馈来逐渐使炉内温度趋近设定的目标温度。
PID控制具有较广的适用范围和较高的稳定性，在工业生产中广泛应用。
然而，PID控制也存在缺点。
具体来说，PID控制必须设置好比例、积分、微分系数，否则可能导致采控制大幅度波动，甚至爆炸等问题。
三、自适应控制传统的PID控制方式在确保炉内温度稳定性方面已经有一定的发挥，然而该技术在应对控制过程中的各种突发事件方面依旧存在局限性。
自适应控制正是应对这类控制难题的一种手段。
其优点在于它可以根据不同的生产环境和生产流程进行智能调整，并优化控制策略，以优化炉内温度，提高生产效率。
四、模型预测控制模型预测控制是一种先进的自适应控制技术，它能够通过建立炉内温度变化的数学模型来预测未来的温度变化并进行适时地调整。
模型预测控制的基本原理是通过数学建模来预测温度变化趋势，从而对最优控制变量进行预处理计算，并在实际温度变化时采用反馈控制实现对温度的真正控制。
与传统PID控制相比，模型预测控制具有以下优点：1. 可以适应非线性、时变和具有延迟的炉内温度变化；2. 在变化明显的环境中，可以减少暴涨现象的出现，从而提高生产效率；3. 可以根据产品需要进行智能调整，以达到不同质量标准。
炉温控制系统设计
过程控制系统课程设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称:专业名称：温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。
温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。
最为常见的就是工业上使用电阻炉（本课程设计中的电烤箱即为电阻炉）处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量.本设计基于单回路控制系统和PID控制器,使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和“组态王"软件设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温度基本保持在80℃不变，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。
文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统设计基于电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在80℃。
关键词:电烤箱,单回路控制系统，PID控制，“组态王”软件，Pt100热电阻，CD901智能控制仪表，交流固态继电器摘要 (I)目录 (1)第一章引言 (3)1.1设计目的 (3)1。
2 设计背景及意义 (3)1。
3 设计任务及要求 (4)第二章单回路控制系统 (5)2.1 单回路控制系统简介 (5)2。
2 单回路控制系统的设计 (5)2。
2。
1 被控变量的选择 (6)2.2.2 操纵变量(控制参数）的选择 (6)2.2。
3测量变送问题和执行器的选择 (7)第三章硬件电路设计及原理 (8)3.1 系统设计 (8)3。
1。
1 方案论述 (8)3.1.2 系统原理图及工作原理 (9)3。
2 智能控制仪表设计 (10)3。
2.1 规格型号说明 (10)3。
工业炉温自动控制系统的工作原理
工业炉温自动控制系统的工作原理Industrial furnace temperature automatic control system is a crucial component in many manufacturing processes, ensuring precise and consistent control of temperature. This system works based on a combination of sensors, controllers, and actuators, which work together to maintain the desired temperature within the furnace.工业炉温自动控制系统是许多制造过程中的关键组件，可以确保对温度的精确和一致控制。
该系统基于传感器、控制器和执行器的组合，共同工作以保持炉内所需的温度。
The working principle of the system involves the use of temperature sensors to constantly monitor the temperature inside the furnace. These sensors provide real-time feedback to the controller, which then makes adjustments to the heat input or output using actuators to maintain the desired temperature.系统的工作原理涉及使用温度传感器不断监测炉内的温度。
这些传感器实时向控制器提供反馈，控制器再利用执行器对热能输入或输出进行调整，以保持所需的温度。
The controller in the system plays a crucial role in processing the feedback from the sensors and making decisions on the adjustments needed to maintain the set temperature. It utilizes algorithms and logic to calculate the appropriate response and sends signals to the actuators to regulate the heat flow accordingly.系统中的控制器在处理来自传感器的反馈并决定所需的调整以保持设定温度方面起着至关重要的作用。
煤气工业加热炉自动控制系统操作说明书
自制煤气工业加热炉自动控制系统操作说明书二零零四年三月目录一、系统上电 (2)二、开机运行 (2)（一）系统画面 (3)（二）控制画面 (3)1、控制区 (4)2、温度曲线设置区 (6)3、实时温度曲线显示区 (7)（三）历史曲线画面 (8)三、停机退出 (8)四、系统断电 (9)五、系统修复操作过程说明 (10)自制煤气工业加热炉自动控制系统操作说明书一、系统上电闭合系统电源开关，系统上电，计算机、仪表、变频器待机运行，仪表下显示窗交替显示设定值和Stop。
二、开机运行按下计算机电源开关，计算机启动运行。
并直接进入华晋公司自制煤气工业加热炉自动控制系统如图1所示。
图1(一)系统画面（如图1所示）此操作画面上有三个链接按钮。
ENTER 、操作说明和EXIT。
1、ENTER：点击ENTER时，系统进入主控画面，如图2所示。
2、操作说明：点击操作说明时，系统打开本系统的操作明书，如图3所示，以供操作员参考。
3、EXIT：点击EXIT时，系统退出，计算机关机。
（二）控制画面（如图2所示）当在系统画面上点击时，系统进入此画面。
图2控制画面分为三个区：控制区（画面上方）、温度曲线设置区（画面中间）和实时温度曲线显示区（画面下方）。
图31、控制区控制区包括退出按钮、当前状态、启动系统按钮、停止系统按钮、系统时间和历史曲线按钮。
1）退出按钮点击退出按钮时，系统退回系统画面，如图1所示。
2）当前状态当前状态后面的框中显示系统运行的当前状态，（1）、刚进入系统时或点击停止系统按钮之后，显示系统停止，表明系统没有启动运行或已停止运行，处于待机状态。
仪表下显示窗交替显示设定值和Stop。
（2）当工艺曲线设置完以后，点击启动系统按钮，闪烁显示正在运行，表明系统已经启动运行，现在可以点火，装炉。
（3）、当工艺完成以后，显示工艺完成，表明整个工艺已经完成，现在可以出炉。
仪表下显示窗交替显示设定值和Hold。
3）、启动系统按钮当需要启动系统时，点击启动系统按钮，系统启动运行，当前状态闪烁显示正在运行，仪表上显示窗显示实际值，下显示窗显示设定值，运行时间开始计时。
1-1根据图1-15所示的电动机速度控制系统工作原理图,完成
习题1-1 根据图1-15所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：(1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态；(2) 画出系统方框图。
图1-15速度控制系统原理图1-2图1-16是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。
图1-16 仓库大门自动开闭控制系统1-3图1-17为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
图1-17 炉温自动控制系统原理图1-4 图1-18是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。
图中电位器1P 、2P 并联后跨接到同一电源0E 的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。
输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。
试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
图1-18 导弹发射架方位角控制系统原理图1-5 采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如图1-19所示。
其工作原理是：蒸汽机在带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。
飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。
在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。
如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。
同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。
这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。
指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
1-6 摄像机角位置自动跟踪系统如图1-20所示。
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一、设计题目要求：1．查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
2．分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。
3．分析系统时域性能和频域性能。
4．运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。
（已知条件和性能要求待定）二、设计报告正文摘要：炉温控制系统---是指根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。
炉温自动控制用热电偶测量温度，与给定温度进行比较，将偏差信号放大后作为驱动信号，通过电机、减速器调节加热器上的电压来实现准确的温度控制。
本文经过正确分析系统工作过程，建立系统数学模型，画出系统结构图后，设计与校正前系统性能分析和可采取的解决方案、方法及分析。
运用matlab软件进行复杂的系统时域验证和计算机仿真，通过具体设计校正步骤、思路、计算分析过程和结果，对于炉温控制系统的研究与改进具有现实意义。
关键字炉温控制系统系统校正 matlab软件（一）工业炉温自动控制系统的工作原理加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0e r f u u u =-=，故1a u u =，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。
→系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。
系统方框图见下图：（二）各部分的原理及传递函数1.各个环节的传递关系 （1）热电偶----测温单元温度单元有热敏元件构成，热敏元件的输出端电压的大小正比于所测温度的大小。
且灵敏度系数和给定单元一样为e K 。
故所测电压为f U 为：lne Af B K N U es N =（2）比较单元比较单元将给定信号与实际信号相比较，得出差值信号，也就是负反馈。
该系统是将()r U s 和()f U s 串联反极性相连接来实现的，其中()()e r f U U s U s =-（3）放大器实际测得的张力与预设张力进行比较后，经过放大器放大作为电机的输入电压。
()()()c ae U s G s K U s ==aKF 2放大器F 1()c U s （Ⅰ电压放大器：放大单元将差值信号放大，以方便驱动电动机，放大倍数为1K ，没有量纲。
故()()c a e U s K U s =Ⅱ功率放大器： 实物图如下：功率放大器：功放(功率放大器)的原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
()e U s ()c U s故传递函数为()()c a e U s K U s = （4）可逆电机放大器的输出电压作为电机的输入电压对电机进行调速控制。
电机实物图如下：a K电机的传递函数求解如下： 电枢回路电压平衡方程()()()a a aa a adi t u t L R i t E dt =++式中a E 是电枢旋转时铲射的反电势,其大小与激磁磁通成正比,方向一样电枢电压()a u t 相反,即()a e m E C t ω=,e C 是反电势系数。
电磁转矩方程()()m m a M t C i t =式中，m C 是电机转矩系数；()m M t 是电枢电流产生的电磁转矩。
电动机轴上的转矩平衡方程()()()()m mm m m c d t J f t M t M t dt ωω+=-式中，m f 是电动机和负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数；m J 是电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量。
由上式中校区中间变量()a i t ，a E 及()m M t ，便可得到以()m t ω为输出量，()a u t 为输入量的直流电动机微分方程：22()()()()()()()()m m a m a m a ma m m e m c m a a a c d t d t L J L f R J R f C C t dt dtdM t C u t L R M t dt ωωω++++=--在工程应用中，犹豫电枢电路电感aL 较小，通常忽略不计，因而上式可简化为()()()()m mm m a c c d t T t K u t K M t dt ωω+=-式中，()m a m a m m e T R J R f C C =+是电动机的时间常数；()m m a m m e K C R f C C =+， )c a a m m e K R R f C C =+是电动机传递系数。
上面我们已经求的电枢控制直流电动机简化后的微分方程为：()()()()2m mm b a c dw t T w t K u t K M t dt +=-式中()c M t 可视为负载扰动转矩。
根据线性系统的叠加原理，可分别求()a u t 到()m w t 和()c M t 到()m w t 的传递函数，以便研究在()a u t 和()c M t ，分别作用下的电动机转速()m w t 的性能，将他们叠加后，便是电动机转速的相应特性。
为求()()m a s U s Ω，令()0c M t =，则有()()()m mm b a dw t T w t K u t dt+= 在初始条件下，即()()'000m m w w ==时，对上式各项求拉氏变换，并令()()m m s w t ϑΩ=⎡⎤⎣⎦，()()a a U s u t ϑ=⎡⎤⎣⎦中的s 的传递方程()()()()1mmbaT s s K U s +Ω=由传递函数定义，于是有()()()()1m bm c m s K G s M s T s Ω==-+下图是它的方框图（5）减速器减速器是一个比例环节，将伺服电动机的转角变换成为阀门的开度ϕ。
设阀门关闭时的角度为零，全部打开的角度为m ϕ，传递关系为变比系数1i 。
故 ：1()()i s s ϕθ*=（6）调压器调压器是一个比例环节，将齿轮转过角速度转化为调压器的电压，齿轮转过一定的角度对应一定的电压，因此传递函数为：()c c U K s θ=（7）电炉一般将电路看做一节惯性环节，其传递函数为：()1dK G s Ts =+其中：T 为电炉的时间常数，T=RC(C 为电炉热容，R 为热阻)；dK 为比例系数；s 为负频域连续函数。
2.系统的结构框图根据以上各环节的输入输出关系及系统的结构框图可求得传递函数如下：111()ln 1(1)(1)b dacm Aa b c d e Bm K K K K T s i Ts G s NK K K K K N i T s Ts es ++=+++(1)(1)ln1(1)(1)a b c d m A a b c d e Bm K K K K i T s Ts N K K K K K N ies T s Ts ++=+++(1)(1)lna b c d Am a b c d e BK K K K eN ies T s Ts K K K K K N =+++系统的开环传递：()0(1)(1)a b c d m K K K K e G s ies T s Ts =++闭环传递函数：()(1)(1)lna b c d c A m a b c d e BK K K K eG s N ies T s Ts K K K K K N =+++（三）系统的时域分析和频域分析根据实际情况取放大系数3a K =，传递系数5b K =，电机时间常数0.6m T =，比例系数1125i =， 2c K =，2d K =，3e =，3e K =，ln 0.3A B N N =，3T =，由传递函数()(1)(1)lna b c d Am a b c d e B K K K K eG s N ies T s Ts K K K K K N =+++得出：180()75(0.61)(31)162G s s s s =+++1．系统的性能分析 （1）系统降阶由于三阶系统分析较为麻烦，故先分析系统的闭环零极点看是否能够降阶。
用matlab 软件绘制出系统闭环传递函数的零极图如下：32180()135********c G s s s s =+++系统的零极点图由主导极点概念，可知该高阶系统具有一对共轭复数主导极点1,20.0095 0.77i s =-±，且非主导极点320s =实部的模比主导极点的模大五倍以上，闭环零点0z =不在主导极点附近，因此该三阶系统近似成如下的二阶系统：2180180()[(0.0095 -0.77i)][(0.0095 +0.77i)]0.0190.5929c G s s s s s =≈----++2．系统的时域分析 （1） 系统的时域性能分析系统的稳定性判据由上节分析可得，系统的闭环特征方程为：20.0190.59290s s ++=用劳斯判据分析系统的稳定性如下：2s 1 0.59291s 0.019 00s 0.5929 0显然，劳斯表第一列系数符号相同，故系统是稳定的。
（2）动态性能分析由自动控制原理教程相关知识可知，二价系统的动态性能指标为r t ，p M ，p t ，%σ，d t 及s t 。
由上节分析可知，系统的闭环传递函数：2222180()0.0190.59292n c s n n G s K s s s s ωξωω==++++系统的单位阶跃响应如下图所示（3）相关性能指标计算：2222180()0.0190.59292n c s n n G s K s s s s ωξωω==++++固有角频率：0.14n ω≈ 阻尼系数：0.0190.0190.068220.14n ξω===⨯ arccos arccos0.0680.24βζπ===阻尼振荡频率：0.14d ωω==≈ 上升时间：0.2417.050.14r d t πβππω--==≈ 峰值时间：22.430.14p d t ππω===超调量：%100%100%28.7%σ=⨯=⨯≈延迟时间：10.710.70.0687.480.14d nt ξω++⨯===调节时间： 3.53.5367.650.0680.14s nt ξω==≈⨯（4）稳态误差的计算： 由系统的开环传递函数为:2180()0.019o G s s s =+当输入单位阶跃函数时：180lim ()lim(0.019)p o s s K G s s s →→===∞+所以稳态误差为：11011ss p e K ===++∞当输入单位斜坡函数时：180lim ()lim 9473.68(0.019)v o s s K sG s ss s →→===+所以稳态误差为：110.000119473.68ss v e K ===+当输入单位加速度函数时：22180lim ()lim 0(0.019)a o s s K s G s s s s →→===+所以稳态误差为：1ss ae K ==∞（5）稳态性能分析稳态误差是描述系统稳定性能的一种性能指标，在阶跃信号、斜坡信号作用下进行测定和计算。