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1、第四单元第四单元 控制与设计控制与设计第三节第三节 闭环控制系统的干扰与反馈闭环控制系统的干扰与反馈 桐乡第一中学桐乡第一中学 杜宗飞杜宗飞QQQQ：254934905254934905什么是干扰因素什么是干扰因素各种电器设备对电视机的干扰.干扰因素干扰因素干扰因素的概念干扰因素的概念 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。干扰因素。如影响自行车如影响自行车行驶速度的变化的自然风等；行驶速度的变化的自然风等；o 如影响飞机导如影响飞机导航信号的手机信号等。航信号的手机信号等。干扰因素干扰因素应保持的速度应保持的速度自行车自行车行使的速度行使的速度风风逆风、
2、顺风、雨水逆风、顺风、雨水空调器的温度控制系统是闭环控制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化，监测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。扰，使室温保持稳定。电冰箱的温度控制系统，电冰箱的温度控制系统，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素开电冰箱门开电冰箱门 电冰箱所在房间的温度从电冰箱所在房间的温度从20度变到度变到32度度 把热菜热饭放入电冰
3、箱中把热菜热饭放入电冰箱中 在电冰箱外放一盆冷水在电冰箱外放一盆冷水 是是是是是是否否控制系统控制系统干扰因素干扰因素自动扶梯的升降控制系统自动扶梯的升降控制系统利用滑轮组提升重物的控制装置利用滑轮组提升重物的控制装置蔬菜大棚的温度控制蔬菜大棚的温度控制电机输出电压的波动等、齿轮间电机输出电压的波动等、齿轮间的摩擦力等的摩擦力等滑轮组的摩擦力等滑轮组的摩擦力等外部环境温度变化，大棚保外部环境温度变化，大棚保温材料的保温性能改变等温材料的保温性能改变等干扰因素是否一无是处？干扰因素是否一无是处？干扰因素有时要干扰因素有时要克服克服，有时还可利用。，有时还可利用。 在军事中，可利用一定频率的电磁波
4、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。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手机来电闪，根据电磁波干扰原理被控量被控量被控对象被控对象 控制量控制量给定量给定量控制器控制器执行器执行器检测装置检测装置比较器比较器+ +- - 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（反馈（feedback）。反馈方法：反馈方法：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。反馈方法。马上行动马上行动:P111事例事例输入量输入量检测装置检测装置输出量输出
5、量花房恒温自花房恒温自动控制动控制设定的温度设定的温度温度检温度检测装置测装置射击射击靶心的位置靶心的位置眼睛眼睛子弹射击位置子弹射击位置花房的温度花房的温度闭环控制系统的闭环控制系统的核心核心是通过反馈来减少被控量（输出量）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。控量控制在给定值附近。被控对象反馈环节控制器执行器闭环控制系统的工作过程闭环控制系统的工作过程浮球浮球控制器控制器阀门阀门水箱水箱预设预设水位水位进水量进水量比较器比较器水位水位热电偶热电偶控制器控制器加热器加热器加
6、热炉加热炉设定温度设定温度比较器比较器热量热量闭环控制系统与开环控制系统的比较闭环控制系统与开环控制系统的比较o 闭环控制：闭环控制：反馈控制， 偏差控制，可以抑制内、外扰动对被量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。o 开环控制：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、调整方便、成本低。在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，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闭环控制系统与开环控制系统的比较系统系统开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统能否自动调能否自动调节补偿节补偿控制精度控制精度结构结构适用场合适用场合否
7、否低低高高是是简单简单复杂复杂精度要求低、稳定精度要求低、稳定 精度要求高、高可靠性精度要求高、高可靠性比较加热炉温度自动控制系 统与手动控制系统，我们发现，控控制器代替人脑制器代替人脑实现了温度控制的功能，执行器代替人手执行器代替人手实现了调压的功能，检测装置代替了人眼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历史上曾经有过能模拟人的动作行为的各种模型，却没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，因为人的大进行思考的问题，因为人的大脑太复杂了。在没有彻底弄清脑太复杂了。在没有彻底弄清人脑内部结构和机理的情况下，人脑
8、内部结构和机理的情况下，必须另辟一条新的模拟途径，这条途径必须另辟一条新的模拟途径，这条途径，而是，而是。也就是，仅仅根据模型和人脑在功能行为上的。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。相似，实现对人脑的模拟。 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，能模拟棋手的思维与人下棋。o 通过对系统的输入与输出的关系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系统内部结构及其功能的方法。黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。
9、中医“望闻问切”挑西瓜列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。黑箱方法应用的例子黑箱方法应用的例子输输 入入输输 出出需要了解的情需要了解的情况况马上行动：马上行动：P116判断生熟鸡蛋判断生熟鸡蛋摇、转、看摇、转、看生或熟生或熟旋转速度旋转速度中医诊断病情中医诊断病情望、闻、问、切望、闻、问、切是否健康是否健康气色、舌苔、气色、舌苔、脉搏等脉搏等B超探测胎儿性别超探测胎儿性别B型超声波型超声波超声图象超声图象胎儿性别胎儿性别了解计算机的了解计算机的基本性能基本性能 运行应用运行应用程序程序 计算机的计算机的反应反应 计算机基本计算机基本性能的好坏性能的好坏 1、干扰的概念 2、克服干扰的基本方法 3、反馈 4、功能模拟法 5、黑箱方法 小 结：练一练：练一练：某花农正在筹建一个小型花房，花房的温度冬季某花农正在筹建一个小型花房，花房的温度冬季一般控制在一般控制在1818左右，夏季一般控制在左右，夏季一般控制在2525左右。请左右。请画出花房的温度控制系统的方框图，简要说明它的工画出花房的温度控制系统的方框图，简要说明它的工作过程。作过程。给定量给定量控制器控制器温度调温度调控系统控系统花房花房花房内温度花房内温度检测装置检测装置（反馈）（反馈）干扰干扰比较器比较器谢谢！