資源簡(jiǎn)介

第五課時(shí) 控制系統(tǒng)的反饋
第四單元 控制與設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
（1）熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋環(huán)節(jié)的作用。
（2）熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程。
（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較。
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什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)
＋
比較器
－
我們把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
閉環(huán)控件系統(tǒng)方框圖
特點(diǎn)：在系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間，還有一條從輸出量返回到輸入端的反饋環(huán)節(jié)，它們形成了一條閉合回路，反饋環(huán)節(jié)使得輸出量的改變對(duì)控制的過(guò)程產(chǎn)生直接影響。信號(hào)傳遞是閉合回路。
機(jī)器人沿墻走的方框圖
保持與墻
的相對(duì)
位置
控制器
（RCU）
執(zhí)行器
（馬達(dá)）
被控對(duì)象
（輪子轉(zhuǎn)速）
與墻的距離
檢測(cè)裝置
（紅外測(cè)距）








干擾是如何克服的？
視頻中機(jī)器人之所以能順利走每個(gè)房間，不碰到墻壁，是因?yàn)樗屑t外測(cè)距裝置時(shí)刻檢測(cè)離墻壁的距離，并且與事先設(shè)定好的值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到離墻近時(shí)，把離墻近的輪子的馬達(dá)轉(zhuǎn)速加大，從而讓它遠(yuǎn)離墻壁，反之~~，從而保證機(jī)器人離墻一樣的距離。





人腦 手 做模型
眼睛






一、閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋

1、反饋及反饋方法：
反饋：在自動(dòng)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
反饋方法：利用反饋來(lái)分析和處理被控對(duì)象，通過(guò)系統(tǒng)的輸出來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)行的方法。


“希羅的自動(dòng)門”控制的工作過(guò)程分析說(shuō)明

水流量
祭壇的點(diǎn)火或滅火

氣壓控制

虹吸

自動(dòng)門
門開或關(guān)




機(jī)器人沿墻走的工作過(guò)程
保持與墻
的相對(duì)
位置
控制器
（RCU）
執(zhí)行器
（馬達(dá)）
被控對(duì)象
（輪子轉(zhuǎn)速）
與墻的距離
檢測(cè)裝置
（紅外測(cè)距）









馬上行動(dòng)：

事例 輸入 檢測(cè)裝置 輸出
空調(diào)
機(jī)器人是否進(jìn)房間
遙控器設(shè)定的溫度

溫度傳感器

房間內(nèi)實(shí)際的溫度
灰度值
灰度傳感器
馬達(dá)的
轉(zhuǎn)向
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。
[核心]：通過(guò)反饋來(lái)減少被控量(輸出量)的偏差。
與開環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)比：　有無(wú)反饋
控制器
執(zhí)行器
被控對(duì)象
給定值
被控量
干擾信號(hào)







+


反饋環(huán)節(jié)



-



閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖
抽水馬桶是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。



問(wèn)題討論填表：
? 開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)
能否自動(dòng)調(diào)整和補(bǔ)償 ? ?
控制精度 ? ?
結(jié)構(gòu) ? ?
適用場(chǎng)合 ? ?
否
低
高
是
簡(jiǎn)單
復(fù)雜
精度要求低、穩(wěn)定
精度要求高、高可靠性
另外：閉環(huán)控制系統(tǒng)比開環(huán)控制系統(tǒng)多了一個(gè)檢測(cè)裝置組成的反饋環(huán)節(jié)
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？
討論
舉例：你見(jiàn)過(guò)的閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)畫出方框圖
3、閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較：
閉環(huán)控制：反饋控制， 偏差控制，可以抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)被量產(chǎn)生的影響。精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、分析麻煩。

開環(huán)控制：順向作用，沒(méi)有反向的聯(lián)系，沒(méi)有修正偏差能力，抗擾動(dòng)性較差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低。在精度要求不高或擾動(dòng)影響較小的情況下，這種控制方式還有一定的實(shí)用價(jià)值。
一） 反饋
二） 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程
三） 閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較
四） 希望同學(xué)們?cè)谏詈蛯W(xué)習(xí)中主動(dòng)嘗試應(yīng)用反饋方法解決問(wèn)題?？朔磉叺母蓴_，讓事物沿著我們期望的方向發(fā)展
4、小結(jié)

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