閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋優(yōu)秀課件第1頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四什么是干擾因素各種電器設(shè)備對(duì)電視機(jī)的干擾.干擾因素第2頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四干擾因素的概念

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因素。有的干擾因素是由于環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風(fēng)等；

有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機(jī)導(dǎo)航信號(hào)的手機(jī)信號(hào)等。第3頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四干擾因素應(yīng)保持的速度自行車行使的速度風(fēng)給定量被控量逆風(fēng)、順風(fēng)、雨水……干擾因素可能一個(gè)，也可能若干個(gè)。第4頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四克服干擾

控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定?？照{(diào)器的溫度控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，它能克服室外溫度變化這一干擾，當(dāng)室外溫度升高時(shí)，空調(diào)器監(jiān)測(cè)出干擾引起的室內(nèi)溫度變化，通過(guò)啟動(dòng)壓縮機(jī)降溫來(lái)克服這一干擾，使室溫保持穩(wěn)定。第5頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四馬上行動(dòng)電冰箱的溫度控制系統(tǒng)，下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素開(kāi)電冰箱門(mén)

電冰箱所在房間的溫度從20度變到32度

把熱菜熱飯放入電冰箱中

在電冰箱外放一盆冷水

是是是否第6頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四控制系統(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裝置蔬菜大棚的溫度控制下表所列控制系統(tǒng)中，可能存在哪些干擾因素？電機(jī)輸出電壓的波動(dòng)等、齒輪間的摩擦力等滑輪組的摩擦力等外部環(huán)境溫度變化，大棚保溫材料的保溫性能改變等第7頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四干擾因素是否一無(wú)是處？干擾因素有時(shí)要克服，有時(shí)還可利用。

在軍事中，可利用一定頻率的電磁波對(duì)對(duì)方的信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行干擾。手機(jī)來(lái)電閃，根據(jù)電磁波干擾原理第8頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四反饋被控量閉環(huán)控制系統(tǒng)被控對(duì)象控制量給定量控制器執(zhí)行器檢測(cè)裝置比較器+-在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)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(guò)程，就是反饋（feedback）。第9頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四反饋方法：利用反饋來(lái)分析和處理被控對(duì)象，通過(guò)系統(tǒng)的輸出來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)行的方法，稱為反饋方法。馬上行動(dòng):P111事例輸入量檢測(cè)裝置輸出量花房恒溫自動(dòng)控制設(shè)定的溫度溫度檢測(cè)裝置射擊靶心的位置眼睛子彈射擊位置花房的溫度第10頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過(guò)反饋來(lái)減少被控量（輸出量）的偏差。所以一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。被控對(duì)象給定值被控量干擾反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器比較器閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程干擾干擾干擾第11頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四浮球控制器閥門(mén)水箱預(yù)設(shè)水位進(jìn)水量比較器供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)水位第12頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四熱電偶控制器加熱器加熱爐設(shè)定溫度比較器加熱爐的溫自動(dòng)控制系統(tǒng)熱量第13頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較閉環(huán)控制：反饋控制，偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)被量產(chǎn)生的影響。精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩。開(kāi)環(huán)控制：順向作用，沒(méi)有反向的聯(lián)系，沒(méi)有修正偏差能力，抗擾動(dòng)性較差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低。在精度要求不高或擾動(dòng)影響較小的情況下，這種控制方式還有一定的實(shí)用價(jià)值。第14頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的比較系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)能否自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償控制精度結(jié)構(gòu)適用場(chǎng)合否低高是簡(jiǎn)單復(fù)雜精度要求低、穩(wěn)定精度要求高、高可靠性第15頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四功能模擬方法以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為，就是功能模擬法比較加熱爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)與手動(dòng)控制系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)，控制器代替人腦實(shí)現(xiàn)了溫度控制的功能，執(zhí)行器代替人手實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓的功能，檢測(cè)裝置代替了人眼實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)溫度值的功能。第16頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四歷史上曾經(jīng)有過(guò)能模擬人

的動(dòng)作行為的各種模型，卻沒(méi)

有解決從結(jié)構(gòu)上模擬人的大腦

進(jìn)行思考的問(wèn)題，因?yàn)槿说拇?/p>

腦太復(fù)雜了。在沒(méi)有徹底弄清

人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)理的情況下，

必須另辟一條新的模擬途徑，這條途徑不要求從結(jié)構(gòu)上去模擬人腦，而是只要求模型在功能行為上與人腦相似。也就是，僅僅根據(jù)模型和人腦在功能行為上的相似，實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦的模擬。

例如：在國(guó)際象棋的人機(jī)對(duì)弈中，計(jì)算機(jī)具有與人腦類似的邏輯判斷功能，能模擬棋手的思維與人下棋。對(duì)人腦的模擬第17頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四黑箱方法通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法。黑箱方法提供了一種不必打開(kāi)黑箱就可以研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法。中醫(yī)“望聞問(wèn)切”挑西瓜第18頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四列舉黑箱方法應(yīng)用的例子，并填寫(xiě)下表。黑箱方法應(yīng)用的例子輸入輸出需要了解的情況馬上行動(dòng)：P116判斷生熟雞蛋搖、轉(zhuǎn)、看生或熟旋轉(zhuǎn)速度中醫(yī)診斷病情望、聞、問(wèn)、切是否健康氣色、舌苔、脈搏等B超探測(cè)胎兒性別B型超聲波超聲圖象胎兒性別了解計(jì)算機(jī)的基本性能運(yùn)行應(yīng)用程序計(jì)算機(jī)的反應(yīng)計(jì)算機(jī)基本性能的好壞第19頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、干擾的概念2、克服干擾的基本方法3、反饋4、功能模擬法5、黑箱方法小結(jié)：第20頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練一練：某花農(nóng)正在籌建一個(gè)小型花房，花房的溫度冬季一般控制在18℃左右，夏季一般控制在