闭环控制系统的的干扰与反馈

(共25张PPT)
§4.3闭环控制系统的干扰与反馈
复习回顾:
什么是控制系统？
什么是开环控制系统？
什么是闭环控制系统？
开投影仪的时候为什么要关窗户？
汽车的流线型设计是为了什么目的？
风对行人行走带来什么样的影响？
行车
应保持的速度
行车速度
风
行人
应保持的速度
行人速度
风
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
　　 在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。
1
干扰因素
电冰箱的温度控制系统，
下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素
开电冰箱门
电冰箱所在房间的温度从20度变到32度
把热菜热饭放入电冰箱中
在电冰箱外放一盆冷水
是
是
是
否
马上行动
控制系统 干扰因素
自动扶梯的升降控制系统
利用滑轮组提升重物的控制装置
蔬菜大棚的温度控制
下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？
扶梯承载的重量，电机输出电压的波动等
滑轮组的摩擦力等
大棚外的环境温度变化，大棚保温材料的保温性能改变
找出图中的干扰因素
汽车驾驶
1、控制系统的克服措施：
2、针对干扰源的措施：
3、管理措施：
交通部门设立道路隔离带、交通法加重对违章的处罚……
刹车、转向、鸣喇叭；
加强国民交通意识；
1、消除干扰
2、减弱干扰
3、提高控制系统功能
克服干扰的基本方法
　　 在一般控制系统中，干扰因素是需要克服的，而在有些情况下，却可以利用干扰因素实现某种目的。
电子干扰战
　　　控制系统中，将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。
　　利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，称为反馈方法。
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。
反馈环节
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
干扰
比较器
闭环控制系统的工作过程
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
加热炉的温自动控制系统
热量
温度
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
思考题
思考与分析
　　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？
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
综合分析：
　　　闭环控制系统比开环控制系统具有更好的抗干扰能力，那么是否都应该用闭环控制代替开环控制？
是否采用闭环控制主要看对控制系统的要求（如成本、控制要求）。
　　　以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法，就是功能模拟法。
三、功能模拟法
　　　在生活中，有时我们需要认识对象的内部无法打开或不便打开，这时，可以通过观测和考察它的输入与输出的关系来推测其内部的特性和功能。　
　　　黑箱方法就是通过观测黑箱外部输入信息（外界对黑箱的影响）和输出信息（黑箱对外界的反应），以研究和认识其功能、特性、结构、机理的科学方法。
四、黑箱方法
案例：根据旋转速度怎样判断生熟鸡蛋？
　　　生鸡蛋里的蛋黄和蛋白是液体，当我们转动鸡蛋后，蛋壳开始旋转，而鸡蛋里面的液体由于惯性的作用，要保持原来的静止状态，所以生鸡蛋旋转起来比较慢。因此旋转快的是熟鸡蛋，旋转慢的是生鸡蛋。
摇、转、看
系统的输入
鸡蛋
黑箱
生或熟
系统的输出
案例：中医中黑箱方法的运用
　　　中医中的“以象测脏”的方法就是原始的黑箱方法。象就是输入＼输出的信息；脏就是人体黑箱内部的规律性联系。
　　　中医看病主要通过“望、闻、问、切”等外部观察作出诊断，开方抓药，有时遇到疑难杂症没有把握时，可以先投以试探性的药物，观察病人的反应，并随时增减药物，观其疗效，一旦抓住病症就大胆对症下药。这种从人体的输入特征入手，实施“辩证论治”的方法正是黑箱方法的精髓所在。其中人的气色、舌苔、脉搏等等都是人体内部输出的信息则人体是否健康的反映。
　　中医应用黑箱方法推导人体内部规律时，主要采用了演绎推理和类比推理。