В общем-то вопрос автора темы относится больше к теории автоматического управления, чем к физике. Если это модель для проверки управления над ней, то искать/делать ее нужно в свете ТАУ. Объект, для простоты, должен быть точечным, а не распределенным, с идеальным смешением (типа чайника). Динамика такого объекта описавается диф. ур-м. первого (или выше

)порядка, апериодическое звено (+транспортное запаздывание). Такая модель как раз дает s-образную (почти

) разгонную кривую (переходный процесс). Кстати для чайника, можно самому состряпать модель исходя из теплоемкости воды и коэффициета теплопередачи стенки. Теплообменник описывается диф. ур-м. второго порядка.