閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋

關于閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月1.什么是干擾因素各種電器設備對電視機的干擾.干擾因素第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月干擾因素應保持的速度自行車行使的速度風給定量被控量逆風、順風、雨水……干擾因素可能一個，也可能若干個。第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月干擾因素的概念

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等；有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月案例1：

在飛機上，使用電子裝置可能會干擾飛機的通信、導航、操縱系統(tǒng)，會干擾飛機與地面的無線信號聯(lián)系，尤其是在升降時，即使這些干擾只造成飛機很小的角度的航向偏離，也可能導致機毀人亡的結果。1999年7月11日，某航班準備在廣州白云機場降落時，出現(xiàn)了8度的航跡偏離，機長發(fā)現(xiàn)后，立即通知乘務員檢查，結果發(fā)現(xiàn)有四五位旅客在使用移動電話。乘務員上前制止后才在著陸時恢復了正常航跡。因此在飛機上不能使用手機及其他電子產品。第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月馬上行動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電冰箱門

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，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月控制系統(tǒng)干擾因素自動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？電機輸出電壓的波動等、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，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月克服干擾

控制系統(tǒng)在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定?？照{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，當室外溫度升高時，空調器監(jiān)測出干擾引起的室內溫度變化，通過啟動壓縮機降溫來克服這一干擾，使室溫保持穩(wěn)定。第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月克服干擾的基本方法

1.消除干擾:如飛機中不能使用通信設備;

2.減弱干擾:如電器在使用時要遠離其他電子設備;

3.提高控制系統(tǒng)性能:如采用閉環(huán)控制系統(tǒng);第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月干擾因素是否一無是處？干擾因素有時要克服，有時還可利用。

在軍事中，可利用一定頻率的電磁波對對方的信息指揮系統(tǒng)進行干擾。手機來電閃，根據(jù)電磁波干擾原理第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.反饋被控量閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖被控對象

控制量給定量控制器執(zhí)行器檢測裝置比較器+-

在自動控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋（feedback）。第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月反饋方法：

利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統(tǒng)的輸出來調整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預期的目標運行的方法，稱為反饋方法。第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。所以一個閉環(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。閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程第13頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月浮球控制器閥門水箱預設水位進水量比較器供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)實際水位第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電偶控制器加熱器加熱爐設定溫度比較器加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)熱量爐內溫度第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(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、外擾動對被控量產生的影響。精度高、結構復雜，設計、分析麻煩。開環(huán)控制：順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏差能力，抗擾動性較差。結構簡單、調整方便、成本低。在精度要求不高或干擾影響較小的情況下，這種控制方式還有一定的實用價值。第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)能否自動調節(jié)補償控制精度結構適用場合否低高是簡單復雜精度要求低、穩(wěn)定場合精度要求高、可靠性高第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月功能模擬方法

以功能和行為的相似性為基礎，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控制系統(tǒng)與手動控制系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)，控制器代替人腦實現(xiàn)了溫度控制的功能，執(zhí)行器代替人手實現(xiàn)了調壓的功能，檢測裝置代替了人眼實現(xiàn)了檢測溫度值的功能。第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

歷史上曾經(jīng)有過能模擬人

的動作行為的各種模型，卻沒

有解決從結構上模擬人的大腦

進行思考的問題，因為人的大

腦太復雜了。在沒有徹底弄清

人腦內部結構和機理的情況下，

必須另辟一條新的模擬途徑，這條途徑不要求從結構上去模擬人腦，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，實現(xiàn)對人腦的模擬。對人腦的模擬第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月卡斯帕羅夫VS“深籃”

例如：在國際象棋的人機對弈中，計算機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。功能模擬法為仿生學、人工智能等學科提供了科學方法。1997年5月11日

第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月西瓜含有大量水分及多種

人體所需的礦物質。我們去買時怎么挑選？黑箱西瓜西瓜的生熟看紋路、掂重量、彈聲音……第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月黑箱方法通過對系統(tǒng)的輸入與輸出的關系的研究，進而推斷出系統(tǒng)內部結構及其功能的方法。黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內部結構和功能的方法。中醫(yī)“望聞問切”判斷生熟雞蛋第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月列舉黑箱方法應用的例子，并填寫下表。黑箱方法應用的例子輸入輸出需要了解的情況馬上行動：

判斷生熟雞蛋搖、轉、看生或熟旋轉速度中醫(yī)診斷病情望、聞、問、切是否健康氣色、舌苔、脈搏等B超探測胎兒性別B型超聲波超聲圖象胎兒性別了解計算機的基本性能

運行應用程序計算機的反應計算機基本性能的好壞第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月控制系統(tǒng)的設計實施控制系統(tǒng)所需的設備、元件等系統(tǒng)的成本分析控制系統(tǒng)的調試、運行和評價控制系統(tǒng)的方案選擇分析被控對象的主要特征明確控制的目的確定被控量、控制量分析主要的干擾因素。。。。。?？刂葡到y(tǒng)的設計第24頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月控制系統(tǒng)的設計一般步驟設計分析：判斷開環(huán)還是閉環(huán)；分析被控對象、被控量、控制量、執(zhí)行器、控制器、檢測裝置、干擾因素等控制過程寫出方框圖。例：抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)設計：A設計分析：被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的進水量，執(zhí)行器是進水閥門，控制器是杠桿裝置，檢測裝置是浮球，主要干擾因素是出水量。B控制過程：撥動沖水旋鈕，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時，進水閥打開，水箱進水，直到指定水位時，進水閥關閉。C方框圖：第25頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月1、干擾因素

2、反饋3、功能模擬法

4、黑箱方法

小結：第26頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月1．家用空調溫度自動控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制，其中反饋環(huán)節(jié)的作用是()A．減少輸入量B．增加輸入量

C．穩(wěn)定輸入量D．穩(wěn)定輸出量D練習第27頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2．家用電視機最容易受到的影響(即干擾因素)是()A．環(huán)境溫度B．環(huán)境濕度C．風的強度D．電磁干擾D第28頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3．比較閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)，下列判斷正確的是()A．開環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度較低B．開環(huán)控制系統(tǒng)無反饋環(huán)節(jié)

Ｃ．閉環(huán)控制系統(tǒng)的抗干擾能力強

D．閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)都有比較器ABC第29頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月4．把在體育課上練習投籃看成一個控制系統(tǒng)，則下列判斷正確的是()

A．控制系統(tǒng)的控制器是人的大腦B．控制系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)是人的眼睛

C．控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是人的手D．控制系統(tǒng)的被控量是籃球

ABC第30頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月5．家用冰箱的溫控系統(tǒng)采用閉環(huán)控制．為了進一步提高其抗干擾的性能．設計中采取的措施是()

A．增加反饋環(huán)節(jié)

B．提高壓縮機的制冷量

C．提高箱體的隔熱性能

D．說明書上建議用戶將冰箱遠離其他家用電器放置

C第31頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月1．如圖所示為自動火炮控制系統(tǒng)示意圖。當雷達檢測到飛機后發(fā)出信號給跟蹤系統(tǒng)，跟蹤系統(tǒng)操縱火炮，調整火炮角度，該系統(tǒng)中被控對象是（）

A．火炮

B．跟蹤系統(tǒng)

C．雷達

D．飛機高考原題A第32頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2．如圖所示為某種抽水馬桶水箱的結構示意圖：浮球和連桿用螺紋連接，通過調節(jié)連桿長度來設置給定水位，當水位上升到給定水位時，浮球帶動連桿裝置關閉進水閥。如果往進水閥方向調節(jié)浮球，縮短連桿長度，那么產生的后果是（）A．降低給定水位高度

B．增加給定水位高度

C．不影響給定水位高度

D．降低實際水位高度B第33頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3．如圖所示為簡化的飛機飛行狀態(tài)控制系統(tǒng)。陀螺儀檢測飛機的飛行狀態(tài)后，將信號送給自動駕駛儀，自動駕駛儀將飛行狀態(tài)與給定狀態(tài)