干擾與反饋控制的框圖

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

每天上學(xué)騎自行車(chē)的感受？乘車(chē)的感受等？

在送乘飛機(jī)出行時(shí)，為什么不能說(shuō)祝你一路順風(fēng)?第2頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(duì)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(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月案例一：逆風(fēng)中騎自行車(chē)。腳踩的力自行車(chē)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(yè)，課件共36頁(yè)，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(gè)，也可能有若干個(gè)。第5頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論：生活中還有哪些例子說(shuō)明“控制系統(tǒng)的干擾是存在的，是不可避免的”？第6頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月馬上行動(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(kāi)電冰箱門(mén)。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。第7頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(shuō)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。第8頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(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)。第9頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(huà)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。克服這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(yè)，課件共36頁(yè)，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(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)第11頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(kāi)環(huán)控制中。聲控?zé)糸_(kāi)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(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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(chē)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(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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?chē)?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。第14頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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(wú)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。第15頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(dòng)：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(yè)，課件共36頁(yè)，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(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17頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[游戲]：在黑板上畫(huà)兩張大臉，“四官俱全”，沒(méi)有鼻子。然后請(qǐng)一個(gè)同學(xué)上來(lái)“填”眼睛，閉著眼睛畫(huà)，位置不對(duì),也不好看。睜著眼睛畫(huà)，漂亮。第18頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月控制過(guò)程中，沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，不能對(duì)控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。單向，這是開(kāi)環(huán)控制?！糸]著眼睛畫(huà)：第19頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆睜著眼睛畫(huà)：人腦控制手畫(huà)眼睛，在此過(guò)程中，眼睛可以把手的位置及畫(huà)的效果及時(shí)反饋給大腦，使得大腦準(zhǔn)確精細(xì)的控制手去畫(huà)好眼睛。控制流向形成了閉合回路。這是閉環(huán)控制。第20頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月被控對(duì)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(guò)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(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。

閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過(guò)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(yè)，課件共36頁(yè)，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(kāi)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？第22頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月起增強(qiáng)輸入信號(hào)作用——正反饋。起減弱輸入信號(hào)作用——負(fù)反饋。正反饋不能進(jìn)行控制，會(huì)使系統(tǒng)的偏差越來(lái)越大。只有負(fù)反饋控制系統(tǒng)才能完成自動(dòng)控制的任務(wù)。負(fù)反饋控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)：檢測(cè)偏差，糾正偏差。第23頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月判斷開(kāi)環(huán)與閉環(huán)開(kāi)環(huán)與閉環(huán)

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

進(jìn)水管的水壓會(huì)在注水過(guò)程中發(fā)生變化，比如水壓會(huì)變小，此時(shí)若還使用前一種注水系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致……設(shè)定的時(shí)間到了，游泳池的水還沒(méi)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(shí)間設(shè)定游泳池水位.第25頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(gè)環(huán)節(jié)a——被控對(duì)象b——執(zhí)行器c——控制器d——反饋環(huán)節(jié)（對(duì)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(duì)象輸出量輸入量bacd第26頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(xiàn)表示信息在系統(tǒng)中流動(dòng)、傳遞的方向與過(guò)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(duì)象輸出量輸入量bacd控制量-第27頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.繪制技巧：自右往左畫(huà)：先畫(huà)被控對(duì)象，再畫(huà)執(zhí)行器，接著畫(huà)控制器、反饋環(huán)節(jié)，最后畫(huà)。連線(xiàn)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(duì)象輸出量輸入量bacd控制量第28頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月框圖表示控制器執(zhí)行器被控對(duì)象輸入量被控量控制量1、開(kāi)環(huán)2、閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對(duì)象給定值輸出量控制量比較器干擾干擾第29頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、交通路口紅綠燈自動(dòng)控制（根據(jù)車(chē)流量大小改變紅綠燈時(shí)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(shí)序來(lái)控制的，因此應(yīng)該是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。對(duì)車(chē)流量因素的考慮，是在調(diào)查統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)給定時(shí)序時(shí)體現(xiàn)的。其參考框圖如下：設(shè)定好亮/滅時(shí)序輸出亮/滅時(shí)序時(shí)序控制裝置紅綠燈第30頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.糧庫(kù)的濕度和溫度自動(dòng)控制，一般采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，設(shè)定檢測(cè)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(shí)，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(kù)實(shí)際溫度濕度浮球溫度濕度檢測(cè)裝置-設(shè)定溫度、濕度第31頁(yè)，課件共36頁(yè)，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(gè)控制系統(tǒng)表示出來(lái)。第32頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)2、加熱爐的溫自動(dòng)控制系統(tǒng)3、人工調(diào)節(jié)液面4、希羅的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)第33頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月