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基于MATLAB仿真的烤箱的温

度控制分析完整版

烤箱的温度控制分析

摘要：本文以烤箱的温度为研究对象，对其温度变化进行建模并控制分析。阐

Mtla/Simlink

述了基本的建模原理，并利用ａｂｕ仿真工具，依据状态空间方

程理论对该系统进行仿真分析与控制。

Matlab/Simlink;

关键词：ｕ仿真；状态空间反馈控制

1、背景介绍

温度控制技术广泛的应用于社会生活的各个方面，传统的温度控制技术中

最常用的就是继电器调温但是继电器调温操作频繁，温度的控制范围小精度也,,

不高。由于烤箱温度控制具有多种特点例如单方向升温、时间滞后性强、随时,

间变化等。因此，传统的控制方法不能达到预期的控制效果。根据烤箱工作时

实际温度的变化情况，本文对烤箱先进行建模，分析其温度的变化情况，继而

采用负反馈控制对其进行温度的调节控制。

2、烤箱模型介绍及建模

2.1烤箱的结构组成

电烤箱一般是由箱体、电热元件、调温器、定时器、功率调节开关等结构

组成。电烤箱的热量由热电阻产生,由功率放大器产生的电压控制。温度由放

在测量洞中的热电偶测量，仪表放大器产生的电压,来显示温度。现假设，

在烤箱的温度范围内传感器和仪表放大器装置是线性的。烤箱简化模型如图,1

所示：

1

图。烤箱结构简图

此结构简图中所包括的参数如下：

Q产生的热量;

导热管向机壳传播的热电阻；

机壳的热熔；

降低测量动中的烤箱热循环热电阻；

测量洞中的热熔;

向烤箱外散热的泄漏电阻;

烤箱外空气的热熔,假定很大;

、、分别表示烤箱机壳、测量洞、烤箱外的温度；

2.2烤箱模型的等效电路图

2:

烤箱的等效电路图如图所示

2

图．烤箱模型的等效电路图

23

。烤箱的热力学系统方程

由以上的等效电路图，构建如下热力学系统方程：

对上述方程进行拉普拉斯变换，得到根据、和系统参数的的表达式：

由此，得到测量温度和烤箱机壳温度的关系如下：

,3

综合这些方程采用函数方框图来表示这一完整的过程，过程框图如图所示：

3.

图完整的过程框图

其中:

现对烤箱模型的各个参数进行赋值如下：,

;；；；；

；；;；；

代入上述传递函数、中,经计算得：

.4Simuink

２烤箱系统的ｌ仿真

Simlink,4

在ｕ中进行系统的模型模拟如图所示：

4.

图烤箱系统模拟模型

经过Siｍulink仿真得到测量电压和控制电压的变化曲线，如图5所示：