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(共22張PPT)
控制系統中的干擾
贛科學技術版六年級下冊
第11課
控制系統中的干擾
知道干擾是常見的現象
擾普遍存在于開環和閉環控制系統中
理解干擾有強弱之分
人們可以主動利用干擾，掌握克服干擾的基本方法
任務卡
前言
人在踩自行車的時候，自行車的行駛速度會被各種因素所影響。例如，逆風情況下自 行車的行駛速度會降低，路面凹凸不平或者上斜坡時也會使其速度減緩等，所有這些使自 行車行駛速度偏離期望值的因素我們稱為干擾因素，那么如何克服這些干擾 為此，某自 行車生產廠家在自行車的緩沖、抗震、變速等方面做了改進，使得自行車能夠輕松應對平 路、上下坡、土路、頂風等復雜路況和天氣，使人們的出行更加快速和省力。
控制系統在運行的過程中會受到很多因素的影響。在控制系統中，除設定量外，引起 被控量變化的各種因素稱為干擾因素。干擾會引起被控量發生意外變化，使控制精確度下降，甚至達不到控制的目標。
干擾因素
一
干擾對控制系統的影響
電冰箱的溫度控制系統在正常工作情況下可以保持冰箱內的溫 度穩定在一個設定的范圍內，但當我們打開冰箱門取物時，由于外部的溫度與冰箱內的溫 度不同(一般是外部溫度高于內部溫度),會使冰箱內的溫度突然變化，這個變化對于電 冰箱的溫度控制系統就相當于一個干擾。
(1)生活中實際溫度變化的干擾因素都有哪些
(2)當這些干擾因素發生作用時，電冰箱溫度控制系統是如何工作的
想一想
一
干擾對控制系統的影響
在一個控制系統中，實際的干擾可能出現在各個環節，但為了在描述和分析控制系統 時有一個統一的形式，都假設干擾是加到被控對象上，這是一種等效的方法，即如果實際 干擾是加在控制器或執行器等環節，并使被控量發生了變化，那么這個干擾可以用一個加 在被控對象上并使被控量發生同樣變化的干擾代替。
一
干擾對控制系統的影響
開環控制系統一般結構較為簡單，如圖11-2所示，由于無法對由干擾引起的輸出量 偏差進行調整，適用于對控制精度要求不高且系統本身較為穩定的情況。
一
干擾對控制系統的影響
與開環控制系統相比，閉環控制系統能夠根據反饋環節及時測出由干擾引起的輸出 量偏差并進行調整，因此其控制精度要高于開環控制系統，但結構相對復雜，構成系統的 成本較高，適用于對控制精度、可靠性的要求較高的情況，如圖11-3所示。但是，當干擾嚴重超出系統的可調節范圍時，輸出量也可能最終偏離期望值。
二
干擾的特點
(1)干擾既存在于閉環控制中，也存在于開環控制中。聲控燈是開環控制，除輸入的 聲音外，其他聲音就是干擾因素。空調房的溫度控制屬于閉環控制，室外環境溫度的變化 就是它的干擾因素
(2)干擾通常都是作用在控制對象上，它的作用是破壞控制系統的平衡——使被控 量偏離平衡值。
(3)干擾通常不止一個。如自行車速度控制的干擾因素除逆風外，還有路面斜坡、粗 糙度等情況。
(4)在進行控制系統設計時，必須對可能存在的干擾進行全面的調查和分析，如果干 擾對控制目標影響產生嚴重的后果，就必須考慮抗干擾措施，保證控制系統的正常工作。
任何抗干擾措施的實現，都意味著系統結構的復雜和成本 的增加。
二
干擾的特點
(5)對干擾的利用，是指行動者有意對控制系統施加干擾，使控制系統無法達到控制 的目標，而不是控制系統本身需要干擾。例如打狂犬疫苗，對防止被動物咬傷或抓傷后傷 口感染具有相當好的干擾作用。在軍事演習中，我方經常會利用電磁波達到對敵方信息 指揮系統干擾的目的。
三
克服干擾的基本方法
你認為克服干擾有哪些基本方法？請和同伴說一說
三
克服干擾的基本方法
控制系統在工作過程中必須克服干擾，我們通常通過消除干擾、減弱干擾和提高控制 系統性能三個方法來克服干擾對控制系統的影響。
消除手機信號對飛機飛行的 干擾，就是克服這一干擾的方法。
消除干擾
三
克服干擾的基本方法
磁體周圍存在磁場，即便是不接觸也會產生磁力的作用。當手機、手表和其他一些家 用電器靠近磁體時，磁場會把它們中的許多元件磁化，使其性能發生變化，無法正常使用。 磁體的干擾對于這些電器的正常使用來說就是一種干擾。像機械手表靠近磁體時會被磁 化，使手表計時不準確。所以我們讓手機、手表和其他一些家用電器遠 離磁體，就可以減弱磁體對他們正常運作的干擾。
減弱干擾
三
克服干擾的基本方法
由干擾對控制系統影響的分析可以看出，具有閉環結構的控制系統比開環結構的控 制系統擁有更好的抗干擾能力。 一般來說，閉環控制系統能不斷地修正控制效果，以減少 被控量和期望值之間的誤差。閉環控制系統比開環控制系統擁有更好的抗干擾能力，我 們可以在選擇控制系統時，選擇閉環結構的控制系統克服干擾的影響。
另外，以干擾的性質來說，有些干擾是可以避免的，而有些干擾是不可完全避免的，只 能減少干擾造成的誤差。如風速和風向的變化對飛行中的飛機、導彈的干擾就是不可完 全避免的。對于這類干擾，我們只能在提高控制系統的性能上多下功夫；而對于有些干 擾，我們可以采取消除、減弱它的辦法。如果在室內進行射箭活動，就可以消除或減弱風 對箭飛行的干擾； 一些化學反應容易受到溫度變化的影響，我們可以讓它們在恒溫環境中 進行。
提高控制系統性能
磁體一般定義為能夠吸引鐵、鈷、鎳一類物質的物體。
磁性是某物受磁場吸引或排斥的性質。
磁化是指某物在受磁場的作用下，呈現出一定磁性的現象。
(1)在汽車駕駛控制過程中，不屬于干擾因素的是( )
A. 調整后的行車線路
B. 暴風雨天氣
C. 司機的疲憊狀態
D. 坑洼不平的道路
(2)你知道哪些由于干擾的存在而使控制系統受到影響的例 子嗎 請舉例說明。
(3)討論和尋找生活中有哪些干擾因素，應當如何避免或 利用。
練一練
謝謝聆聽！
謝謝
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