机电实验报告——simulink烤箱控制实验

机电实验报告——simulink烤箱控制实验姓名：学号：simulink实验-烤箱控制烤箱工作原理图：通风口热阻放大器烤箱壳传感器仪表放大器测量洞RaCeRfCaRmCmVcVm烤箱等价电路图模型：CaCmRaRmCeRfQθmθeθaRa=0.01℃/W，Rm=3℃/W，Rf=0.1℃/W，饱和限制产生的最大功率Qmax=5000W，k1=100W/V，k2=0.1V/℃，Ca=5000J/℃，Cm=10J/℃，Ce为无穷大，θe=20℃热力学系统可用如下方程描述eK1VQ(1.1)mmVK2(1.2)mmammdRCdt(1.3)amaeamfddQCCdtdtR(1.4)根据式(1.3)可知，1ammmRCs(1.5)根据式(1.4)和式(1.5)可知，21++1++fmmeafmmfmfafmmaRRCsQRRCRCRCsRCRCs(1.6)由式(1.5)和式(1.6)可以画出烤箱温度控制的传递函数框图：1fRK1∑H1(s)θa(s)H2(s)θm(s)K2Vm(s)Ve(s)θe(s)其中，121+1++fmmmmfmfafmmaRRCsHsRCRCRCsRCRCs(1.7)211mmHsRCs(1.8)相应的MATLAB程序为：k1=100;k2=0.1;Ra=0.01;Rm=3;Rf=0.1;Ca=5000;Cm=10;H1=tf([Rf*Rm*CmRf],[Rm*Cm*Rf*Ca(Rm*Cm+Rf*Cm+Rf*Ca)1]);H2=tf(1,[Rm*Cm1]);程序输出的传递函数为230.1H1=150005311sss130sH2=+1根据传递函数和烤箱结构建立烤箱温度控制系统的simulink仿真模型：当Q=1000W，Q=VeK1，Ve=10V。若设Ve=sin(0.01πt)+10(V)，Ve参数设置如下：由上述推导，可知理论上em2V2V=150005311ss。仿真中输出控制电压Ve和测量电压Vm随时间的变化曲线如下：Ve是黄线，Vm是粉线。由上述推导，可知理论上1ammmRCs。输出烤箱机壳温度θa和测量洞温度θm随时间的变化曲线如下：θa是黄线，θm是粉线。当Q=1000W，Q=VeK1，Ve=10V。若设Ve=10V：输出控制电压Ve和测量电压Vm随时间的变化曲线如下：Ve是黄线，Vm是粉线。输出烤箱机壳温度θa和测量洞温度θm随时间的变化曲线如下：θa是黄线，θm是粉线。可以发现以上控制模型中，Vm跟随Ve的性能不好，因此可以设置负反馈提高跟踪性能。