第四節(jié)控制系統(tǒng)干擾

第四單元控制與設(shè)計(jì)第四節(jié)控制系統(tǒng)的干擾

每天上學(xué)騎自行車的感受？乘車的感受等？

在送乘飛機(jī)出行時(shí)，為什么不能說祝你一路順風(fēng)?一）什么是干擾因素：1.干擾因素的概念：在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾（interference）因素。案例一：逆風(fēng)中騎自行車。腳踩的力自行車行使的速度風(fēng)給定量被控量逆風(fēng)、順風(fēng)、上坡路……案例二：飛機(jī)飛行。結(jié)論：在控制系統(tǒng)中，干擾因素一定有，可能有一個(gè)，也可能有若干個(gè)。擴(kuò)展討論：生活中還有哪些例子說明“閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾是存在的，是不可避免的”？馬上行動(dòng)：在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素？（1）開電冰箱門。外面熱氣進(jìn)入冰箱將會(huì)引起箱內(nèi)溫度變化，屬于干擾因素。（2）電冰箱所在房間的溫度從20℃變到32℃屬于干擾因素。（3）把熱菜或熱飯放入電冰箱中。屬于干擾因素。嚴(yán)格說這也會(huì)引起環(huán)境溫度的變化，但這種變化一般有利于冰箱實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，不屬于干擾因素。（4）在冰箱外放一盆冷水。思考：在下表所列控制系統(tǒng)中，可能存在哪些干擾因素？控制系統(tǒng)干擾因素自動(dòng)扶梯的升降控制系統(tǒng)利用滑輪組提升重物的控制系統(tǒng)蔬菜大棚的溫度控制

扶梯承載的重力、電機(jī)輸出電壓的波動(dòng)、齒輪間的摩擦力等?；喗M的摩擦力、電機(jī)電源的波動(dòng)等、繩子和滑輪，重物的重力。外部環(huán)境溫度的變化、大棚保溫材料的保溫性能產(chǎn)生變化等、植物排放的二氧化碳，溫室效應(yīng)。案例分析：

電視機(jī)的工作。電視機(jī)出現(xiàn)畫面紊亂的現(xiàn)象往往是由于受到外界磁場(chǎng)干擾。比如：近距離擺放的電冰箱、空調(diào)器、電風(fēng)扇、日光燈等等。他們就是電視機(jī)正常工作的干擾因素?？朔@些干擾的辦法就是將家用電器遠(yuǎn)離電視機(jī)放置。2.克服干擾的基本方法：A、消除干擾在飛機(jī)上不能使用通信工具B、減弱干擾電器在使用時(shí)遠(yuǎn)離其它電子設(shè)備C、提高控制系統(tǒng)性能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)3.干擾因素的特點(diǎn)：（1）干擾既存在于閉環(huán)控制中，也存在于開環(huán)控制中。聲控?zé)糸_環(huán)控制，除輸入的聲音外，其他聲音就是其干擾因素；空調(diào)房的溫度控制屬于閉環(huán)控制，室外環(huán)境溫度的變化就是它的干擾因素。（2）通常，干擾因素都是作用在控制對(duì)象上，其作用是破壞控制系統(tǒng)的平衡——使被控量偏離平衡值。（3）通常，干擾因素不止一個(gè)。如自行車速度控制的干擾因素除逆風(fēng)外，還可能有路面狀況（斜坡、粗糙度）。（4）在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)可能存在的干擾進(jìn)行全面的調(diào)查和分析，如果干擾比較經(jīng)常和嚴(yán)重，對(duì)控制目標(biāo)影響產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，就必須考慮抗干擾措施，保證控制系統(tǒng)的正常工作；如果可能存在的干擾不是很嚴(yán)重，對(duì)系統(tǒng)正常工作影響不大，就可以忽略。因?yàn)槿魏慰垢蓴_措施的實(shí)現(xiàn)，都意味著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和成本的增加。（5）對(duì)干擾的利用，是指有意對(duì)控制系統(tǒng)施加干擾，使控制系統(tǒng)無法達(dá)到控制的目標(biāo)，而不是控制系統(tǒng)本身需要干擾。例如：打狂犬疫苗、軍事演習(xí)中對(duì)敵方信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行電磁波干擾。火盆。冬天冷了，可以在室內(nèi)放火盆，這樣可以使室內(nèi)溫度升高。馬上行動(dòng)：生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進(jìn)行利用？二）反饋1.什么是反饋（feedback）？案例引入：許寧同學(xué)投籃的工作過程（１）請(qǐng)判斷以上過程是開環(huán)，還是閉環(huán)控制？考慮可能的風(fēng)向，及其影響。 順向風(fēng)：逆向風(fēng)：側(cè)向風(fēng)：（２）如果有風(fēng)，請(qǐng)判斷風(fēng)可能對(duì)投籃產(chǎn)生的影響，許寧可以怎樣克服這些影響？許寧應(yīng)減小投擲力量。應(yīng)增大投擲力量。改變投擲角度。在上例中：如果沒有眼睛的觀察和檢測(cè)，投籃的反饋就無法形成?？刂葡到y(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程就是反饋（feedback）。反饋控制是一種在計(jì)劃執(zhí)行一段時(shí)間或結(jié)束后進(jìn)行的事后控制，主要為下一步計(jì)劃的實(shí)施總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，但它卻常常是