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(共30張PPT)
閉環控制系統的干擾與反饋
閉環控制系統
把系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統稱為閉環控制系統。
控制系統
任何一種控制的實現，都要通過若干個環節共同實現，這些環節所涉及的裝置就構成了一個系統，稱為控制系統。
開環控制系統
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
控制器
執行器
被控對象
輸入量
輸出量
控制量
開環控制系統
控制系統方框圖
控制器
執行器
被控對象
給定值
干擾信號
+
反饋環節
-
閉環控制系統
被控量
閉環控制系統的特點：
(1)系統輸出量對控制作用有直接影響。
(2)有反饋環節，并應用反饋減小誤差。
(3)當出現干擾時，可以自動減弱其影響。
控制器
執行器
被控對象
給定值
干擾信號
+
反饋環節
-
閉環控制系統
被控量
人在逆風中騎自行車
逆風
干擾
自行車速度
飛機飛行時乘客手機必須關機
手機信號
干擾
導航信號
一、干擾因素
1.干擾因素
在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
腳蹬的力
自行車
行駛的速度
風
(輸入量)
(被控量)
2.干擾因素的來源
逆風干擾自行車速度
手機信號干擾導航信號
(1)自然因素
(2)人為因素
在電冰箱的溫度控制系統中，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。
(2)電冰箱所在房間的溫度從20℃變到32℃
(3)把熱菜或熱飯放入電冰箱中。
(4)在冰箱外放一盆冷水。
思考：在下列控制系統中，可能存在哪些干擾因素？
自動扶梯的升降控制系統
扶梯承載的人數、電機輸入電壓的波動、齒輪間的摩擦力等。
思考：在下列控制系統中，可能存在哪些干擾因素？
利用滑輪組提升重物的控制系統
滑輪組的摩擦力、電機電源的波動、繩子和滑輪，重物的質量等。
思考：在下列控制系統中，可能存在哪些干擾因素？
蔬菜大棚的溫度控制
外部環境溫度的變化、大棚保溫材料的保溫性能產生變化等、植物排放的二氧化碳，溫室效應。
3.干擾因素的處理
在一般控制系統中，干擾因素是需要克服的。而有些情況下，卻可以利用干擾因素實現某種目的。
說明：
（1）干擾是時常存在的；
（2）干擾因素是需要克服的；
（3）干擾也是可加以利用的。
克服干擾的基本方法
A.消除干擾
在飛機上不能使用通信工具
B.減弱干擾
電器在使用時遠離其它電子設備
C.提高控制系統性能
采用閉環控制系統
控制器
執行器
被控對象
給定值
干擾信號
+
反饋環節
-
閉環控制系統
被控量
二、反饋
1.什么是反饋(feedback)
　　控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程就是反饋(feedback)。
投籃
大腦
(控制器)
控制量
反饋？
籃筐位置
(輸入量)
實際位置
(輸出量)
手
(執行器)
籃球
(被控對象)
眼睛
(檢測裝置)
2.反饋的方式
　　反饋控制是一種在計劃執行一段時間或結束后進行的事后控制，主要為下一步計劃的實施總結經驗，但它卻常常是管理控制工作的主要形式。例如投訴與反饋、留言反饋、意見反饋、環境反饋、教學活動反饋、超市反饋調查表、市場信息反饋系統、工作總結、產品性能檢驗、現代酒店控制方法等。
自動抽水控制的方框圖
工作過程
將水位傳感器定在第一條水位線，通電，水泵往水塔里抽水，水位到達傳感器位置時，水泵即停止抽水，從排水口排水。水位低于第一水位線時，水泵又開始抽水。
控制電路
(控制器)
控制量
反饋
給定水位
(輸入量)
實際水位
(輸出量)
水泵
(執行器)
水塔
(被控對象)
傳感器
(檢測裝置)
+
-
自動抽水控制裝置組成和工作過程
1.該控制系統的被控對象是什么？被控量是什么？
被控對象是水塔，被控量是水塔的水位。
2.水塔水位靠什么來實現？
水泵
3.水泵靠什么來控制？
控制電路
4.控制電路怎么知道什么時侯該開始抽水，什么時侯停止抽水？
通過傳感器檢測水位，再反饋給控制電路。
閉環控制系統是指在系統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生影響的控制系統。
閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控量(輸出量)的偏差。
熱電偶
(檢測裝置)
開關
(控制器)
反饋？
給定量
(輸入量)
爐內溫度
(被控量)
加熱器
(執行器)
加熱爐
(被控對象)
比較器
干擾？
干擾因素是什么？
反饋裝置是什么？
加熱爐的溫度自動控制系統
+
-
手動駕駛汽車
眼睛
大腦
手
方向盤
車的實際
行駛方向
設定車的
行駛方向
手動駕駛
檢測裝置
控制器
執行器
方向盤
車的實際
行駛方向
設定車的
行駛方向
自動駕駛
“斯坦利”無人
自動駕駛汽車
以功能和行為的相似性為基礎，用模型模擬原型的功能和行為的方法。
判別下列案例是否涉及到功能模擬方法
機器人保姆
會拉提琴的機器人
會騎自行車的機器人
三、功能模擬方法
中醫看病
　　把將要研究的系統作為黑箱，通過對系統輸入與輸出關系的研究，進而推斷系統內部結構及其功能的方法。
西瓜
拍
控制系統
系統的
輸入
系統的
輸出
聲音
黑箱
黑箱
四、黑箱方法
怎樣簡單判斷一臺
計算機的性能？
判別教室中的擴音器
的擴音是否正常？
謝 謝

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