干擾與反饋控制的框圖

干擾與反饋控制的框圖第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，為什么不能說祝你一路順風(fēng)?第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一）什么是干擾因素：1.干擾因素的概念：

干擾（interference）就是控制系統(tǒng)的外部環(huán)境或條件對系統(tǒng)的工作準(zhǔn)確性產(chǎn)生的影響。一、干擾與反饋第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月案例一：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……第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月案例二：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，也可能有若干個。第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月討論：生活中還有哪些例子說明“控制系統(tǒng)的干擾是存在的，是不可避免的”？第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月馬上行動：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)入冰箱將會引起箱內(nèi)溫度變化，屬于干擾因素。第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（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。（4）在冰箱外放一盆冷水。嚴(yán)格說這也會引起環(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。第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月思考：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、齒輪間的摩擦力等?；喗M的摩擦力、電機(jī)電源的波動等、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)。第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月案例分析：

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。第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月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)第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）通常，干擾因素都是作用在控制對象上，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。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）。第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計時，必須對可能存在的干擾進(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。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）對干擾的利用，是指有意對控制系統(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)中對敵方信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行電磁波干擾。第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月火盆。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：生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進(jìn)行利用？第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二）反饋1.什么是反饋（feedback）？控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測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）。第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月[游戲]：在黑板上畫兩張大臉，“四官俱全”，沒有鼻子。然后請一個同學(xué)上來“填”眼睛，閉著眼睛畫，位置不對,也不好看。睜著眼睛畫，漂亮。第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月控制過程中，沒有反饋環(huán)節(jié)，不能對控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。單向，這是開環(huán)控制?！糸]著眼睛畫：第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月◆睜著眼睛畫：人腦控制手畫眼睛，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準(zhǔn)確精細(xì)的控制手去畫好眼睛?？刂屏飨蛐纬闪碎]合回路。這是閉環(huán)控制。第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月被控對象給定值干擾反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器比較器被控量+-2.閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程

閉環(huán)控制系統(tǒng)就是系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。

閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過反饋環(huán)節(jié)克服干擾因素而使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月閉環(huán)控制系統(tǒng)受影響較小，因?yàn)殚]環(huán)控制系統(tǒng)能不斷修正控制效果。思考與分析在出現(xiàn)干擾的情況下，開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)哪種受干擾的影響??？為什么？第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月起增強(qiáng)輸入信號作用——正反饋。起減弱輸入信號作用——負(fù)反饋。正反饋不能進(jìn)行控制，會使系統(tǒng)的偏差越來越大。只有負(fù)反饋控制系統(tǒng)才能完成自動控制的任務(wù)。負(fù)反饋控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)：檢測偏差，糾正偏差。第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月判斷開環(huán)與閉環(huán)開環(huán)與閉環(huán)

◆開環(huán)：游泳池注水控制系統(tǒng)中，如果進(jìn)水管單位時間的水流量一定，那么游泳池水位的高低與進(jìn)水的時間一一對應(yīng)。我們可以利用定時器來控制進(jìn)水閥門的開啟與關(guān)閉。第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月◆閉環(huán)控制：

進(jìn)水管的水壓會在注水過程中發(fā)生變化，比如水壓會變小，此時若還使用前一種注水系統(tǒng)，會導(dǎo)致……設(shè)定的時間到了，游泳池的水還沒有達(dá)到預(yù)期的水位。改進(jìn)：游泳池注水控制系統(tǒng)。將輸入設(shè)定注水時間設(shè)定游泳池水位.第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.繪制框圖的方法：

⑴按下面的順序確定系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)a——被控對象b——執(zhí)行器c——控制器d——反饋環(huán)節(jié)（對閉環(huán)而言）二、控制系統(tǒng)框圖反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象輸出量輸入量bacd第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.繪制框圖的方法：

⑵確定被控量（輸出量）、控制量、輸入量、反饋量和偏差量。

⑶用帶箭頭的直線表示信息在系統(tǒng)中流動、傳遞的方向與過程。⑷加上比較環(huán)節(jié)（閉環(huán)）二、控制系統(tǒng)框圖反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象輸出量輸入量bacd控制量-第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.繪制技巧：自右往左畫：先畫被控對象，再畫執(zhí)行器，接著畫控制器、反饋環(huán)節(jié)，最后畫。連線閉環(huán)，并標(biāo)注各量。

二、控制系統(tǒng)框圖反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象輸出量輸入量bacd控制量第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月框圖表示控制器執(zhí)行器被控對象輸入量被控量控制量1、開環(huán)2、閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象給定值輸出量控制量比較器干擾干擾第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1、交通路口紅綠燈自動控制（根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時間）系統(tǒng).目前所用的交通路口的紅綠燈控制系統(tǒng)一般都是按給定的時序來控制的，因此應(yīng)該是開環(huán)控制系統(tǒng)。對車流量因素的考慮，是在調(diào)查統(tǒng)計的基礎(chǔ)上在設(shè)計給定時序時體現(xiàn)的。其參考框圖如下：設(shè)定好亮/滅時序輸出亮/滅時序時序控制裝置紅綠燈第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.糧庫的濕度和溫度自動控制，一般采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，設(shè)定檢測溫度和濕度的裝置，與給定的溫度和濕度比較，當(dāng)出現(xiàn)偏差時，相應(yīng)調(diào)節(jié)溫度和濕度。其參考框圖如下：+比較器控制器降溫除濕裝置糧庫實(shí)際溫度濕度浮球溫度濕度檢測裝置-設(shè)定溫度、濕度第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月框圖表示練習(xí)：用方框圖將下面的幾個控制系統(tǒng)表示出來。第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1、供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)2、加熱爐的溫自動控制系統(tǒng)3、人工調(diào)節(jié)液面4、希羅的自動門控制系統(tǒng)第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月