4.3闭环控制系统的干扰与反馈课件-2021-2022学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》(共18张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.3闭环控制系统的干扰与反馈课件-2021-2022学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》(共18张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 通用技术 | ||
| 更新时间 | 2022-05-04 23:44:48 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
第三节
闭环控制系统的干扰与反馈
控制器
输入量
输出量
执行器
被控对象
控制量
闭环控制系统
被控对象
控制量
给定量
控制器
被控量
执行器
检测装置
比较器
+
-
开环控制系统
脚踩的力
自行车
行使的速度
干扰是指除给定量外，引起被控量量值变化的各种因素。
风
给定量
被控量
逆风、顺风、上坡路……
干扰因素可能一个，也可能若干个。
干扰因素可能是环境造成的，也可能是人为原因所致。
一、干扰
干扰因素是否一无是处？
思考：
在军事中，可利用一定频率的电磁波对对方的信息指挥系统进行干扰。
干扰因素有时要克服，有时还可利用。
1、消除干扰：
在飞机上不能使用通信工具
2、减弱干扰：
电器在使用时远离其它电子设备
3、提高控制系统性能
采用闭环控制系统
克服干扰的基本方法
闭环控制系统
被控对象
控制量
给定量
控制器
被控量
执行器
检测装置
比较器
+
-
1、什么是反馈
控制系统中，输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈 。
2、系统工程最重要的定理是反馈原理。一个系统要让它稳定运行下去必须有反馈系统。
二、反馈
闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。所以一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。
被控对象
给定值
被控量
干扰
反馈环节
控制器
执行器
比较器
闭环控制系统的工作过程
干扰
干扰
干扰
理解水箱水位自动调节的过程
浮球
控制器
阀门
水箱
预设水位
进水量
比较器
供水水箱的水位自动控制系统
水位
热电偶
控制器
加热器
加热炉
设定温度
比较器
加热炉的温度自动控制系统
热量
闭环控制系统与开环控制系统的比较
系统 开环控制系统 闭环控制系统
能否自动调节补偿
控制精度
结构
适用场合
否
低
高
是
简单
复杂
精度要求低、稳定
精度要求高、高可靠性
开环控制和闭环控制的区分方法：
a.控制系统有反馈的为闭环控制，无反馈为开环控制。
反馈是输入量和输出量进行对比的过程
b.控制系统的输入量和输出量是同类型量的为闭环控制，不同类型量的为开环控制。
c.能把某个物体的量控制在一定范围内的控制系统一般为闭环控制。
有的开环控制系统也有检测装置，如红外线感应的自动门控制系统。检测装置通常使用传感器。
比方定时器控制设定到底多长时间（输入），输出：游泳池水位变化（输出）推导出是（开环）
比方说，夏天天气较热，我回家后想开空调，拿起遥控板设定温度（输入），室内原来26摄氏度，空调设定20摄氏度，控制电路（控制器）控制压缩机（执行器），被控对象是空调，输出量？房间内实际温度（闭环）
在出现干扰的情况下，开环控制系统和闭环控制系统哪种受干扰的影响小？为什么？
思考与分析
闭环控制系统受影响较小，因为闭环控制系统能不断修正控制效果。
举出一些由于干扰而使控制系统受到影响的例子。
雨天交通 病毒攻击 手机干扰飞机
中医“望闻问切”
挑西瓜
三、控制系统的分析方法
黑箱方法
通过对系统的输入与输出的关系的研究推断系统内部结构和功能的方法，通过观测黑箱外部的输入信息(外界对黑箱的影响)和输出信息(黑箱对外界的反应)研究和认识其功能、特性、结构、机理。
练习：抽水马桶水箱的自动控制系统
分析抽水马桶水箱的水位自动控制系统，并回答以下问题：
（1）该系统的控制对象是什么？输入量和输出量分别是什么？
（2）该系统存在哪些干扰因素？
（3）该系统是开环控制还是闭环控制？请简述你的理由。
答：（1）该系统的控制对象是抽水马桶的水箱；输入量是给定水位，输出量是实际水位。
（2）干扰因素主要是水箱的出水流量。
（3）该控制系统是闭环控制系统。理由是该控制系统采用浮球作为水位的高度的检测装置，对控制过程进行了反馈。
练习： 抽水马桶水箱的自动控制系统
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制系统的例子。
马上行动
开环电子控制系统：
闭环电子控制系统：
电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、电子手表、程序控制洗衣机、带遥控电视机
空调机、电冰箱、智能电饭煲、现代化农业温室
谢谢！
第三节
闭环控制系统的干扰与反馈
控制器
输入量
输出量
执行器
被控对象
控制量
闭环控制系统
被控对象
控制量
给定量
控制器
被控量
执行器
检测装置
比较器
+
-
开环控制系统
脚踩的力
自行车
行使的速度
干扰是指除给定量外，引起被控量量值变化的各种因素。
风
给定量
被控量
逆风、顺风、上坡路……
干扰因素可能一个，也可能若干个。
干扰因素可能是环境造成的，也可能是人为原因所致。
一、干扰
干扰因素是否一无是处？
思考：
在军事中，可利用一定频率的电磁波对对方的信息指挥系统进行干扰。
干扰因素有时要克服，有时还可利用。
1、消除干扰：
在飞机上不能使用通信工具
2、减弱干扰：
电器在使用时远离其它电子设备
3、提高控制系统性能
采用闭环控制系统
克服干扰的基本方法
闭环控制系统
被控对象
控制量
给定量
控制器
被控量
执行器
检测装置
比较器
+
-
1、什么是反馈
控制系统中，输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈 。
2、系统工程最重要的定理是反馈原理。一个系统要让它稳定运行下去必须有反馈系统。
二、反馈
闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。所以一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。
被控对象
给定值
被控量
干扰
反馈环节
控制器
执行器
比较器
闭环控制系统的工作过程
干扰
干扰
干扰
理解水箱水位自动调节的过程
浮球
控制器
阀门
水箱
预设水位
进水量
比较器
供水水箱的水位自动控制系统
水位
热电偶
控制器
加热器
加热炉
设定温度
比较器
加热炉的温度自动控制系统
热量
闭环控制系统与开环控制系统的比较
系统 开环控制系统 闭环控制系统
能否自动调节补偿
控制精度
结构
适用场合
否
低
高
是
简单
复杂
精度要求低、稳定
精度要求高、高可靠性
开环控制和闭环控制的区分方法：
a.控制系统有反馈的为闭环控制，无反馈为开环控制。
反馈是输入量和输出量进行对比的过程
b.控制系统的输入量和输出量是同类型量的为闭环控制，不同类型量的为开环控制。
c.能把某个物体的量控制在一定范围内的控制系统一般为闭环控制。
有的开环控制系统也有检测装置，如红外线感应的自动门控制系统。检测装置通常使用传感器。
比方定时器控制设定到底多长时间（输入），输出：游泳池水位变化（输出）推导出是（开环）
比方说，夏天天气较热，我回家后想开空调，拿起遥控板设定温度（输入），室内原来26摄氏度，空调设定20摄氏度，控制电路（控制器）控制压缩机（执行器），被控对象是空调，输出量？房间内实际温度（闭环）
在出现干扰的情况下，开环控制系统和闭环控制系统哪种受干扰的影响小？为什么？
思考与分析
闭环控制系统受影响较小，因为闭环控制系统能不断修正控制效果。
举出一些由于干扰而使控制系统受到影响的例子。
雨天交通 病毒攻击 手机干扰飞机
中医“望闻问切”
挑西瓜
三、控制系统的分析方法
黑箱方法
通过对系统的输入与输出的关系的研究推断系统内部结构和功能的方法，通过观测黑箱外部的输入信息(外界对黑箱的影响)和输出信息(黑箱对外界的反应)研究和认识其功能、特性、结构、机理。
练习：抽水马桶水箱的自动控制系统
分析抽水马桶水箱的水位自动控制系统，并回答以下问题：
（1）该系统的控制对象是什么？输入量和输出量分别是什么？
（2）该系统存在哪些干扰因素？
（3）该系统是开环控制还是闭环控制？请简述你的理由。
答：（1）该系统的控制对象是抽水马桶的水箱；输入量是给定水位，输出量是实际水位。
（2）干扰因素主要是水箱的出水流量。
（3）该控制系统是闭环控制系统。理由是该控制系统采用浮球作为水位的高度的检测装置，对控制过程进行了反馈。
练习： 抽水马桶水箱的自动控制系统
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制系统的例子。
马上行动
开环电子控制系统：
闭环电子控制系统：
电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、电子手表、程序控制洗衣机、带遥控电视机
空调机、电冰箱、智能电饭煲、现代化农业温室
谢谢！