控制系統(tǒng)的設計和干擾

1、編輯課件1編輯課件2編輯課件3編輯課件4第四章第四章 控制與設計控制與設計編輯課件5 5 5 5 例如速度控制系統(tǒng)時為了達到一個理想的速度；溫度控制例如速度控制系統(tǒng)時為了達到一個理想的速度；溫度控制系統(tǒng)是為了獲得一個合適的溫度等系統(tǒng)是為了獲得一個合適的溫度等 一般情況系統(tǒng)的控制目的就是這個系統(tǒng)的被控量，如速度控一般情況系統(tǒng)的控制目的就是這個系統(tǒng)的被控量，如速度控制系統(tǒng)的被控量就是速度。制系統(tǒng)的被控量就是速度。編輯課件6 6 6 6如速度要多快、溫度要多高，允許的誤差是多少如速度要多快、溫度要多高，允許的誤差是多少等。等。 我們知道控制系統(tǒng)有開環(huán)和閉環(huán)之分，系統(tǒng)的指標我們知道控制系統(tǒng)有開環(huán)和閉環(huán)

2、之分，系統(tǒng)的指標（如控制的精度、造價等如控制的精度、造價等）將指導我們選擇控制系統(tǒng)的）將指導我們選擇控制系統(tǒng)的類型及閉環(huán)控制系統(tǒng)中對反饋環(huán)節(jié)的要求。類型及閉環(huán)控制系統(tǒng)中對反饋環(huán)節(jié)的要求。 被控對象確定后，就被控對象確定后，就應該選擇能有效調(diào)節(jié)被控對象工作的裝置作為執(zhí)行器。應該選擇能有效調(diào)節(jié)被控對象工作的裝置作為執(zhí)行器。編輯課件7 7 7 7 不管是對模型進行仿真還是進行系統(tǒng)實際實不管是對模型進行仿真還是進行系統(tǒng)實際實驗，我們都要指出最能影響系統(tǒng)性能的一些參驗，我們都要指出最能影響系統(tǒng)性能的一些參數(shù)作為仿真或實驗時觀察、調(diào)整的對象，通過數(shù)作為仿真或實驗時觀察、調(diào)整的對象，通過對它們的調(diào)整，使系統(tǒng)

3、達到最佳的性能。對它們的調(diào)整，使系統(tǒng)達到最佳的性能。 如果通過調(diào)節(jié)待調(diào)參數(shù)系統(tǒng)達到了期望的性如果通過調(diào)節(jié)待調(diào)參數(shù)系統(tǒng)達到了期望的性能，設計工作就告結束。否則，就要修改設計，能，設計工作就告結束。否則，就要修改設計，包括改進系統(tǒng)結構甚至放寬指標要求等。包括改進系統(tǒng)結構甚至放寬指標要求等。編輯課件8 8 8 8編輯課件9 9 9 9 在很多大型運動場的周邊，我們會經(jīng)常看到在很多大型運動場的周邊，我們會經(jīng)?？吹綍〞r翻轉的廣告牌（如圖會定時翻轉的廣告牌（如圖4-27）?，F(xiàn)在，來）。現(xiàn)在，來。編輯課件1010（三）確定系統(tǒng)結構（三）確定系統(tǒng)結構10編輯課件111111編輯課件1212（五）部件模型及主

4、要參數(shù)的確定（五）部件模型及主要參數(shù)的確定（六）驗證、完成你的設計（六）驗證、完成你的設計應盡可能做到：應盡可能做到：（1）用計算機繪制各部分的原理）用計算機繪制各部分的原理及安裝圖。及安裝圖。（2）設計系統(tǒng)制作的工作流程。）設計系統(tǒng)制作的工作流程。（3）協(xié)同工作，共同完成整個設計。）協(xié)同工作，共同完成整個設計。12編輯課件1313（七）評估你的設計（七）評估你的設計1、系統(tǒng)是否安全、可靠？能否按設計的要求工作？、系統(tǒng)是否安全、可靠？能否按設計的要求工作？2、其他人對你的設計有什么看法？、其他人對你的設計有什么看法？3、整個系統(tǒng)的造價是多少？、整個系統(tǒng)的造價是多少？4、如果你有更多的時間，你將

5、會對設計做哪些改進？、如果你有更多的時間，你將會對設計做哪些改進？5、為你的設計寫一份使用說明書。、為你的設計寫一份使用說明書。13編輯課件1414編輯課件1515 在日常生活中，干擾是時常存在的。例如，人在逆風中騎自行在日常生活中，干擾是時常存在的。例如，人在逆風中騎自行車，逆風對自行車的速度構成干擾，要保持速度不變，人就需要車，逆風對自行車的速度構成干擾，要保持速度不變，人就需要用力蹬車，以克服這一干擾用力蹬車，以克服這一干擾.自行車自行車風風應保持的速度應保持的速度行車速度行車速度15編輯課件1616 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有的干擾因素是由于環(huán)境造成的，如影

6、響自行車行駛速度的變化的自然風、雨水等；變化的自然風、雨水等； 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。機信號等。16編輯課件1717 控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。如戰(zhàn)控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。如戰(zhàn)士在大風大雨中進行射擊練習，風和雨都是子彈命中準確度的干士在大風大雨中進行射擊練習，風和雨都是子彈命中準確度的干擾因素。擾因素。 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{(diào)器控制系統(tǒng)在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定?？照{(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

7、一干的溫度控制系統(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(diào)器監(jiān)測出干擾引起的室內(nèi)溫度變化，擾，當室外溫度升高時，空調(diào)器監(jiān)測出干擾引起的室內(nèi)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。通過啟動壓縮機降溫來克服這一干擾，使室溫保持穩(wěn)定。17編輯課件181818 在大海中航行的輪船，由于波浪的影響會產(chǎn)生晃動在大海中航行的輪船，由于波浪的影響會產(chǎn)生晃動（如圖（如圖4-44）。據(jù)資料介紹，如果不采取措施，即使在）。據(jù)資料介紹，如果不采取措施，即使在正常的海浪下，搖晃的幅度也可高達正常的海浪下，搖晃的幅度也可高達18 。波浪的影響。波浪的影響就是作用在船上的干擾

8、。就是作用在船上的干擾。 軋鋼廠的軋輥機的速度控制系統(tǒng)，如圖軋鋼廠的軋輥機的速度控制系統(tǒng)，如圖4-45所示，所示，當鋼板通過軋輥機時，將產(chǎn)生巨大的負載變化或干擾，當鋼板通過軋輥機時，將產(chǎn)生巨大的負載變化或干擾，使軋輥的速度變慢使軋輥的速度變慢。編輯課件1919思考思考在下表所列控制系統(tǒng)中，可能存在哪些干擾因素？在下表所列控制系統(tǒng)中，可能存在哪些干擾因素？19編輯課件2020 電視機有時在正常工作時，突然出現(xiàn)圖像閃爍厲害或畫面電視機有時在正常工作時，突然出現(xiàn)圖像閃爍厲害或畫面紊亂等情況，這是由于它受到外界磁場干擾所導致的現(xiàn)象。紊亂等情況，這是由于它受到外界磁場干擾所導致的現(xiàn)象。 如果在電視機周圍

9、放置一臺電冰箱，當電冰箱啟動工作時，如果在電視機周圍放置一臺電冰箱，當電冰箱啟動工作時，會形成一定范圍的磁場，將對電視機的圖像造成干擾，使其畫面會形成一定范圍的磁場，將對電視機的圖像造成干擾，使其畫面紊亂。又如，空調(diào)器在工作時也會向周圍空間發(fā)射大量的電磁波，紊亂。又如，空調(diào)器在工作時也會向周圍空間發(fā)射大量的電磁波，如果電視機與空調(diào)器的距離很近，電磁波將對電視機圖像造成干如果電視機與空調(diào)器的距離很近，電磁波將對電視機圖像造成干擾。此外，電風扇、日光燈等電器也會對電視機產(chǎn)生不同程度的擾。此外，電風扇、日光燈等電器也會對電視機產(chǎn)生不同程度的磁場干擾，從而導致電視機的圖像出現(xiàn)抖動，波紋等現(xiàn)象。磁場干擾

10、，從而導致電視機的圖像出現(xiàn)抖動，波紋等現(xiàn)象。 案例分析 電視機最忌磁場干擾，這些近距離的電視機最忌磁場干擾，這些近距離的家用電器所形成的磁場，就是電視機正常工家用電器所形成的磁場，就是電視機正常工作時的干擾因素?？朔@些干擾因素的辦法作時的干擾因素?？朔@些干擾因素的辦法就是將家用電器遠離電視機放置。就是將家用電器遠離電視機放置。20編輯課件2121 在一般控制系統(tǒng)中，干擾因素是需要克服的。而在有些情況在一般控制系統(tǒng)中，干擾因素是需要克服的。而在有些情況下，卻可以利用干擾因素實現(xiàn)某種目的。如在軍事演習中，紅方下，卻可以利用干擾因素實現(xiàn)某種目的。如在軍事演習中，紅方利用一定頻率的電磁波對藍方的信

11、息指揮系統(tǒng)進行干擾，使之不利用一定頻率的電磁波對藍方的信息指揮系統(tǒng)進行干擾，使之不能正常工作。但在生產(chǎn)生活中，我們需要以謹慎、嚴謹?shù)膽B(tài)度對能正常工作。但在生產(chǎn)生活中，我們需要以謹慎、嚴謹?shù)膽B(tài)度對待干擾因素的利用。待干擾因素的利用。21編輯課件2222（2）舉出一些由于干擾而使控制系統(tǒng)受到）舉出一些由于干擾而使控制系統(tǒng)受到影響的例子。影響的例子。（1）在出現(xiàn)干擾的情況下，開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)）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)哪種受干擾的影響小？為什么？控制系統(tǒng)哪種受干擾的影響?。繛槭裁?？編輯課件232323 就干擾的性質(zhì)來說，有些干擾是可以避免的，就干擾的性質(zhì)來說，有些干擾是可以避免的，而有些干擾是不可以避免的。而有些干擾是不可以避免的。例如：例如：風對飛行中的飛機、導彈的干擾是不可避風對飛行中的飛機、導彈的干擾是不可避免的。對于這類干擾，我們只能在提高控制系統(tǒng)免的。對于這類干擾，我們只能在提高控制系統(tǒng)的性能上多下功夫。的性能上多下功夫。 對于有些干擾，可以采取消除、減弱的辦法。對于有些干擾，可以采取消