闭环控制系统的干扰与反馈资料课件.ppt

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1、第四单元控制与设计4.3闭环控制系统的干扰与反馈1.什么是干扰因素各种电器设备对电视机的干扰.干扰因素干扰因素应保持的速度自行车行使的速度风给定量被控量逆风、顺风、雨水……干扰因素可能一个，也可能若干个。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因素。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航信号的手机信号等。案例1：在飞机上，使用电子装置可能会干扰飞机的通信、导航、操纵系统，会干扰飞机与地面的无线信号联系，尤其是在升降时，即使这些干扰只造成飞机很小的角度的航向偏离，

2、也可能导致机毁人亡的结果。1999年7月11日，某航班准备在广州白云机场降落时，出现了8度的航迹偏离，机长发现后，立即通知乘务员检查，结果发现有四五位旅客在使用移动电话。乘务员上前制止后才在着陆时恢复了正常航迹。因此在飞机上不能使用手机及其他电子产品。马上行动是是是否下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？电机输出电压的波动等、齿轮间的摩擦力等滑轮组的摩擦力等外部环境温度变化，大棚保温材料的保温性能改变等克服干扰控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。空调器的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰，当室外温度升高时，空调器监测出干扰引起的室内温度变

3、化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。克服干扰的基本方法1.消除干扰:如飞机中不能使用通信设备;2.减弱干扰:如电器在使用时要远离其他电子设备;3.提高控制系统性能:如采用闭环控制系统;干扰因素是否一无是处？干扰因素有时要克服，有时还可利用。在军事中，可利用一定频率的电磁波对对方的信息指挥系统进行干扰。手机来电闪，根据电磁波干扰原理2.反馈被控量闭环控制系统方框图被控对象控制量给定量控制器执行器检测装置比较器+-在自动控制系统中，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）。反馈方法：利用反馈来分析和处理被控对象

4、，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。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。所以一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。闭环控制系统的工作过程浮球控制器阀门水箱预设水位进水量比较器供水水箱的水位自动控制系统实际水位热电偶控制器加热器加热炉设定温度比较器加热炉的温度自动控制系统热量炉内温度闭环控制系统与开环控制系统的比较闭环控制：反馈控制，偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。开环控制：顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单

5、、调整方便、成本低。在精度要求不高或干扰影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。闭环控制系统与开环控制系统的比较否低高是简单复杂精度要求低、稳定场合精度要求高、可靠性高功能模拟方法以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为，就是功能模拟法。比较加热炉温度自动控制系统与手动控制系统，我们发现，控制器代替人脑实现了温度控制的功能，执行器代替人手实现了调压的功能，检测装置代替了人眼实现了检测温度值的功能。历史上曾经有过能模拟人的动作行为的各种模型，却没有解决从结构上模拟人的大脑进行思考的问题，因为人的大脑太复杂了。在没有彻底弄清人脑内部结构和

6、机理的情况下，必须另辟一条新的模拟途径，这条途径不要求从结构上去模拟人脑，而是只要求模型在功能行为上与人脑相似。也就是，仅仅根据模型和人脑在功能行为上的相似，实现对人脑的模拟。对人脑的模拟卡斯帕罗夫VS“深篮”例如：在国际象棋的人机对弈中，计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手的思维与人下棋。功能模拟法为仿生学、人工智能等学科提供了科学方法。1997年5月11日西瓜含有大量水分及多种人体所需的矿物质。我们去买时怎么挑选？黑箱西瓜西瓜的生熟看纹路、掂重量、弹声音……黑箱方法通过对系统的输入与输出的关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。黑箱方法提供了一种不

7、必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。中医“望闻问切”判断生熟鸡蛋列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。马上行动：判断生熟鸡蛋摇、转、看生或熟旋转速度中医诊断病情望、闻、问、切是否健康气色、舌苔、脉搏等B超探测胎儿性别B型超声波超声图象胎儿性别了解计算机的基本性能运行应用程序计算机的反应计算机基本性能的好坏控制系统的设计实施控制系统所需的设备、元件等系统的成本分析控制系统的调试、运行和评价控制系统的方案选择分析被控对象的主要特征明确控制的目的确定被控量、控制量分析主要的干扰因素。。。。。。控制系统的