第四单元《控制与设计》第三节《闭环控制系统的干扰与反馈》教学课件课件

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1、每天上学骑自行车的感受？乘车的感受等？在送乘飞机出行时，为什么不能说祝你一路顺风?干扰因素这节课我们就研究研究闭环控制系统的干扰与反馈。第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的干扰与反馈长安一中蒋建波一）什么是干扰因素：1.干扰因素的概念：在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰（interference）因素。案例一：逆风中骑自行车。脚踩的力自行车行使的速度风给定量被控量逆风、顺风、上坡路……案例二：飞机飞行。结论：在控制系统中，干扰因素一定有，可能有一个，也可能有若干个。扩展讨论：生活中还有哪些例

2、子说明“闭环控制系统的干扰是存在的，是不可避免的”？马上行动：在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？（1）开电冰箱门。外面热气进入冰箱将会引起箱内温度变化，属于干扰因素。（2）电冰箱所在房间的温度从20℃变到32℃属于干扰因素。（3）把热菜或热饭放入电冰箱中。属于干扰因素。严格说这也会引起环境温度的变化，但这种变化一般有利于冰箱实现目标，不属于干扰因素。（4）在冰箱外放一盆冷水。思考：在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？控制系统干扰因素自动扶梯的升降控制系统利用滑轮组提升重物的控制系统蔬菜大

3、棚的温度控制扶梯承载的重力、电机输出电压的波动、齿轮间的摩擦力等。滑轮组的摩擦力、电机电源的波动等、绳子和滑轮，重物的重力。外部环境温度的变化、大棚保温材料的保温性能产生变化等、植物排放的二氧化碳，温室效应。案例分析：电视机的工作。电视机出现画面紊乱的现象往往是由于受到外界磁场干扰。比如：近距离摆放的电冰箱、空调器、电风扇、日光灯等等。他们就是电视机正常工作的干扰因素。克服这些干扰的办法就是将家用电器远离电视机放置。2.克服干扰的基本方法：A、消除干扰在飞机上不能使用通信工具B、减弱干扰电器在使用时远离其它电子设备C、提高控制系

4、统性能采用闭环控制系统3.干扰因素的特点：（1）干扰既存在于闭环控制中，也存在于开环控制中。声控灯开环控制，除输入的声音外，其他声音就是其干扰因素；空调房的温度控制属于闭环控制，室外环境温度的变化就是它的干扰因素。（2）通常，干扰因素都是作用在控制对象上，其作用是破坏控制系统的平衡——使被控量偏离平衡值。（3）通常，干扰因素不止一个。如自行车速度控制的干扰因素除逆风外，还可能有路面状况（斜坡、粗糙度）。（4）在进行控制系统设计时，必须对可能存在的干扰进行全面的调查和分析，如果干扰比较经常和严重，对控制目标影响产生严重的后果，就必

5、须考虑抗干扰措施，保证控制系统的正常工作；如果可能存在的干扰不是很严重，对系统正常工作影响不大，就可以忽略。因为任何抗干扰措施的实现，都意味着系统结构的复杂和成本的增加。（5）对干扰的利用，是指有意对控制系统施加干扰，使控制系统无法达到控制的目标，而不是控制系统本身需要干扰。例如：打狂犬疫苗、军事演习中对敌方信息指挥系统进行电磁波干扰。火盆。冬天冷了，可以在室内放火盆，这样可以使室内温度升高。马上行动：生活中哪些干扰因素是可以利用的？如何进行利用？二）反馈1.什么是反馈（feedback）？案例引入p110：投篮的工作过程（１）

6、请判断以上过程是开环，还是闭环控制？考虑可能的风向，及其影响。顺向风：逆向风：侧向风：（２）如果有风，请判断风可能对投篮产生的影响，许宁可以怎样克服这些影响？许宁应减小投掷力量。应增大投掷力量。改变投掷角度。在上例中：如果没有眼睛的观察和检测，投篮的反馈就无法形成。控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程就是反馈（feedback）。反馈控制是一种在计划执行一段时间或结束后进行的事后控制，主要为下一步计划的实施总结经验，但它却常常是管理控制工作的主要形式。例如投诉与反馈、留言反馈、意见反馈、环境

7、反馈、教学活动、超市反馈调查表、市场信息反馈系统、工作总结、产品性能检验、现代酒店控制方法等。生活中的反馈：[游戏]：在黑板上画两张大脸，“四官俱全”，没有眼睛。然后请一个同学上来“填”眼睛，闭着眼睛画，位置不对,也不好看。睁着眼睛画，漂亮。控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节。是个单程的控制流向。这是开环控制。1.闭着眼睛画：人脑控制手画眼睛：人脑——手——眼睛；2.睁着眼睛画：人脑控制手画眼睛，在此过程中，眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精细的控制手去画好眼睛。控制过程中有反馈环节可

8、以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回路。这是闭环控制。[阅读]p110：汽车速度控制利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。马上行动：分析“穿针引线”的动作过程，并补充一个适当的事例填写