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(共62張PPT)
每天上學(xué)騎自行車(chē)的感受？乘車(chē)的感受等？
在送乘飛機(jī)出行時(shí)，為什么不能說(shuō)祝你一路順風(fēng)
干擾因素
這節(jié)課我們就研究研究閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋。
第四單元 控制與設(shè)計(jì)
第三節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋
長(zhǎng)安一中 蔣建波
一）什么是干擾因素：
1.干擾因素的概念：
在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱(chēng)為干擾（interference）因素。
案例一：逆風(fēng)中騎自行車(chē)。
腳踩的力
自行車(chē)
行使的速度
風(fēng)
給定量
被控量
逆風(fēng)、順風(fēng)、上坡路……
案例二：飛機(jī)飛行。
結(jié)論：在控制系統(tǒng)中，干擾因素一定有，可能有一個(gè)，也可能有若干個(gè)。
擴(kuò)展討論：
生活中還有哪些例子說(shuō)明“閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾是存在的，是不可避免的”？
馬上行動(dòng)：
在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素？
（1）開(kāi)電冰箱門(mén)。
外面熱氣進(jìn)入冰箱將會(huì)引起箱內(nèi)溫度變化，屬于干擾因素。
（2）電冰箱所在房間的溫度從20℃變到32℃
屬于干擾因素。
（3）把熱菜或熱飯放入電冰箱中。
屬于干擾因素。
嚴(yán)格說(shuō)這也會(huì)引起環(huán)境溫度的變化，但這種變化一般有利于冰箱實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，不屬于干擾因素。
（4）在冰箱外放一盆冷水。
思考：在下表所列控制系統(tǒng)中，可能存在哪些干擾因素？
控制系統(tǒng) 干擾因素
自動(dòng)扶梯的升降控制系統(tǒng)
利用滑輪組提升重物的控制系統(tǒng)
蔬菜大棚的溫度控制
扶梯承載的重力、電機(jī)輸出電壓的波動(dòng)、齒輪間的摩擦力等。
滑輪組的摩擦力、電機(jī)電源的波動(dòng)等、繩子和滑輪，重物的重力。
外部環(huán)境溫度的變化、大棚保溫材料的保溫性能產(chǎn)生變化等、植物排放的二氧化碳，溫室效應(yīng)。
案例分析：
電視機(jī)的工作。
電視機(jī)出現(xiàn)畫(huà)面紊亂的現(xiàn)象往往是由于受到外界磁場(chǎng)干擾。
比如：近距離擺放的電冰箱、空調(diào)器、電風(fēng)扇、日光燈等等。他們就是電視機(jī)正常工作的干擾因素。
克服這些干擾的辦法就是將家用電器遠(yuǎn)離電視機(jī)放置。
2.克服干擾的基本方法：
A、消除干擾
在飛機(jī)上不能使用通信工具
B、減弱干擾
電器在使用時(shí)遠(yuǎn)離其它電子設(shè)備
C、提高控制系統(tǒng)性能
采用閉環(huán)控制系統(tǒng)
3.干擾因素的特點(diǎn)：
（1）干擾既存在于閉環(huán)控制中，也存在于開(kāi)環(huán)控制中。
聲控?zé)糸_(kāi)環(huán)控制，除輸入的聲音外，其他聲音就是其干擾因素；空調(diào)房的溫度控制屬于閉環(huán)控制，室外環(huán)境溫度的變化就是它的干擾因素。
（2）通常，干擾因素都是作用在控制對(duì)象上，其作用是破壞控制系統(tǒng)的平衡——使被控量偏離平衡值。
（3）通常，干擾因素不止一個(gè)。如自行車(chē)速度控制的干擾因素除逆風(fēng)外，還可能有路面狀況（斜坡、粗糙度）。
（4）在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)可能存在的干擾進(jìn)行全面的調(diào)查和分析，如果干擾比較經(jīng)常和嚴(yán)重，對(duì)控制目標(biāo)影響產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，就必須考慮抗干擾措施，保證控制系統(tǒng)的正常工作；如果可能存在的干擾不是很?chē)?yán)重，對(duì)系統(tǒng)正常工作影響不大，就可以忽略。因?yàn)槿魏慰垢蓴_措施的實(shí)現(xiàn)，都意味著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和成本的增加。
（5）對(duì)干擾的利用，是指有意對(duì)控制系統(tǒng)施加干擾，使控制系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到控制的目標(biāo)，而不是控制系統(tǒng)本身需要干擾。
例如：打狂犬疫苗、軍事演習(xí)中對(duì)敵方信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行電磁波干擾。
火盆。冬天冷了，可以在室內(nèi)放火盆，這樣可以使室內(nèi)溫度升高。
馬上行動(dòng)：
生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進(jìn)行利用？
二）反饋
1.什么是反饋（feedback）？
案例引入p110：投籃的工作過(guò)程
（１）請(qǐng)判斷以上過(guò)程是開(kāi)環(huán)，還是閉環(huán)控制？
考慮可能的風(fēng)向，及其影響。
順向風(fēng)：
逆向風(fēng)：
側(cè)向風(fēng)：
（２）如果有風(fēng)，請(qǐng)判斷風(fēng)可能對(duì)投籃產(chǎn)生的影響，許寧可以怎樣克服這些影響？
許寧應(yīng)減小投擲力量。
應(yīng)增大投擲力量。
改變投擲角度。
在上例中：如果沒(méi)有眼睛的觀(guān)察和檢測(cè)，投籃的反饋就無(wú)法形成。
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)程就是反饋（feedback）。
反饋控制是一種在計(jì)劃執(zhí)行一段時(shí)間或結(jié)束后進(jìn)行的事后控制，主要為下一步計(jì)劃的實(shí)施總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(jiàn)反饋、環(huán)境反饋、教學(xué)活動(dòng)、超市反饋調(diào)查表、市場(chǎng)信息反饋系統(tǒng)、工作總結(jié)、 產(chǎn)品性能檢驗(yàn)、現(xiàn)代酒店控制方法等。
生活中的反饋：
[游戲]：在黑板上畫(huà)兩張大臉，“四官俱全”，沒(méi)有眼睛。然后請(qǐng)一個(gè)同學(xué)上來(lái)“填”眼睛，閉著眼睛畫(huà)，位置不對(duì),也不好看。睜著眼睛畫(huà)，漂亮。
控制過(guò)程中，沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，不能對(duì)控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。
是個(gè)單程的控制流向。
這是開(kāi)環(huán)控制。
1.閉著眼睛畫(huà)：
人腦控制手畫(huà)眼睛：人腦——手——眼睛；
2.睜著眼睛畫(huà)：
人腦控制手畫(huà)眼睛，在此過(guò)程中，眼睛可以把手的位置及畫(huà)的效果及時(shí)反饋給大腦，使得大腦準(zhǔn)確精細(xì)的控制手去畫(huà)好眼睛。控制過(guò)程中有反饋環(huán)節(jié)可以把控制結(jié)果反饋給人腦，控制流向形成了閉合回路。這是閉環(huán)控制。
[閱讀]p110：汽車(chē)速度控制
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，稱(chēng)為反饋方法。
馬上行動(dòng)：分析“穿針引線(xiàn)”的動(dòng)作過(guò)程，并補(bǔ)充一個(gè)適當(dāng)?shù)氖吕顚?xiě)下表。
事例 輸入 檢測(cè)裝置 輸出
“穿針引線(xiàn)”
線(xiàn)的位置
人的眼睛
線(xiàn)與針孔對(duì)準(zhǔn)
靶的位置
(期望值)
眼睛
飛鏢實(shí)際投擲的位置
投擲飛鏢
能撲滅蠟燭的機(jī)器人
打開(kāi)機(jī)器人的開(kāi)關(guān)
光敏、力敏傳感器
找到蠟燭、并將其撲滅
電冰箱
溫控器設(shè)定溫度
溫度傳感器
制冷后冰箱內(nèi)溫度
反饋的工作過(guò)程：當(dāng)人打算要拿桌子上的水杯時(shí)，人首先要看到自己的手與杯子之間的距離，然后確定自己手的移動(dòng)方向，手始向水杯移動(dòng)。同時(shí)人的眼睛不停觀(guān)察手與杯子的距離（該距離就是輸入與輸出的差值），而人腦（控制器）的作用就是不停控制手移動(dòng)，以消除這個(gè)差值。直到手拿到杯子為止，整個(gè)過(guò)程也就結(jié)束了。從上面的例子可以看出，由（負(fù)）反饋形成的偏差是人準(zhǔn)確完成拿杯子動(dòng)作的關(guān)鍵。如果這個(gè)差值不能得到的話(huà)，整個(gè)動(dòng)作也就沒(méi)有辦法完成了。這就是眼睛失明的人不能拿到杯子的緣故。
[演示]：
3.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。
被控對(duì)象
給定值
干擾
反饋環(huán)節(jié)
控制器
執(zhí)行器
比較器
干擾
干擾
干擾
被控量
[案例分析]：閱讀書(shū)上案例p112 供水水箱的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。
P112 思考：
在水箱的水位控制系統(tǒng)中，控制量還可以有其他選擇嗎？為什么？
不能，因?yàn)槲覀冎饕獮榱藢?shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)控制，那么控制量只能是水量。
[思考設(shè)計(jì)]：家用抽水馬桶是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)的水位控制。
閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn):
1）系統(tǒng)輸出量對(duì)控制作用有直接影響。
2）有反饋環(huán)節(jié)，并應(yīng)用反饋減小誤差。
3）當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)，可以自動(dòng)減弱其影響。
在加熱鍋爐的溫度控制系統(tǒng)中，可能有那些干擾因素，系統(tǒng)如何克服干擾使?fàn)t溫穩(wěn)定在給定范圍內(nèi)？
干擾因素有加熱爐外的環(huán)境溫度變化、加熱器的電壓波動(dòng)、爐壁自身溫度、爐內(nèi)空氣溫度等。
[圖片展示]： 烘箱（飲水機(jī)）
P113 思考：
首先用熱電偶來(lái)代替溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溫度的值，然后對(duì)溫度的比較，當(dāng)小于恒溫箱給定時(shí)，就增大加熱裝置的電流；相反當(dāng)大于恒溫箱給定時(shí)，就減小電流。這樣恒溫箱就能保持給定的溫度。 加熱爐的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：
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(kāi)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？
4.閉環(huán)與開(kāi)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(kāi)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。
[提問(wèn)回答]：
開(kāi)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
起增強(qiáng)輸入信號(hào)作用——正反饋。
起減弱輸入信號(hào)作用——負(fù)反饋。
正反饋不能進(jìn)行控制，會(huì)使系統(tǒng)的偏差越來(lái)越大。
只有負(fù)反饋控制系統(tǒng)才能完成自動(dòng)控制的任務(wù)。
負(fù)反饋控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)：檢測(cè)偏差，糾正偏差。
P114馬上行動(dòng)：
就開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的聯(lián)系與區(qū)別，設(shè)計(jì)一個(gè)圖表。
聯(lián)系 區(qū)別
閉環(huán)控制系統(tǒng) 都用于控制 控制精度低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場(chǎng)合。
開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 控制精度高，麻煩，復(fù)雜，用于要求高精度和高可靠性的場(chǎng)合。
三）控制系統(tǒng)的分析方法
1. 功能模型法
請(qǐng)大家觀(guān)察下面圖1、圖2,對(duì)比人工恒溫箱控制系統(tǒng)與自動(dòng)恒溫箱控制系統(tǒng)的方框圖，我們發(fā)現(xiàn)：兩者的控制器、執(zhí)行器及檢測(cè)裝置的具體結(jié)構(gòu)不同，但兩者在功能和行為是相似的，都能實(shí)現(xiàn)恒溫箱的恒溫控制。
實(shí)際溫度
給定溫度
大腦
肌體
恒溫箱
+
-
眼睛
圖1 人工恒溫箱控制系統(tǒng)方框圖
實(shí)際溫度
給定溫度
比較電路
電機(jī)
恒溫箱
+
-
熱電偶
圖2 自動(dòng)恒溫箱控制系統(tǒng)方框圖
這種以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。
功能模擬方法是一種整體性研究方法，功能模擬法為仿生學(xué)、人工智能、價(jià)值工程提供了科學(xué)方法。
你能列舉功能模擬法的案例嗎？
可以通過(guò)模擬，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，從而使有些不易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)設(shè)計(jì)得以設(shè)計(jì)成功。
探究：功能模擬方法對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)有何意義？
2.黑箱方法
同們學(xué)聽(tīng)說(shuō)過(guò)“大腦之謎”嗎？這可是在科學(xué)研究史上長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到圓滿(mǎn)解答的難題。思維究竟是怎樣從物質(zhì)中產(chǎn)生出來(lái)的？大腦功能的具體活動(dòng)機(jī)制又是什么？
要解答這一系列問(wèn)題可不是一件容易的事。人們可以用物理上的分割法，研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和屬性；也可以用化學(xué)分解和合成的方法來(lái)了解不同物質(zhì)的成分。但這些方法，對(duì)研究大腦的思維功能卻鞭長(zhǎng)莫及，因?yàn)榧词拱催@些方法的要求，將大腦打開(kāi)，解剖分析，也只能是對(duì)失去思維功能的大腦物質(zhì)的認(rèn)識(shí)。這樣，在科學(xué)研究面前，大腦的思維過(guò)程就是一個(gè)只見(jiàn)其外觀(guān)和表現(xiàn)，而無(wú)法深入其內(nèi)在了解其機(jī)制的難題。它就像一個(gè)不能打開(kāi)的箱子一樣，里面的一切對(duì)于我們來(lái)說(shuō)都是黑乎乎的，一無(wú)所知，我們稱(chēng)之為黑箱。
所謂黑箱方法，指的是當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清楚時(shí)，利用外部觀(guān)察和試驗(yàn)方法，獲得系統(tǒng)（即黑箱）的輸入——輸出特性；再根據(jù)這種信息，在不打開(kāi)“黑箱”的情況下，研究其功能和屬性，探索其構(gòu)造和機(jī)理的一種科學(xué)方法。
它是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法。黑箱方法提供了一種不必打開(kāi)黑箱就可以研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法。
黑箱方法的道理并不神秘，在我們的日常生活中，人們都在自覺(jué)或不自覺(jué)地運(yùn)用這種方法。人們雖然不懂得電視機(jī)內(nèi)部構(gòu)造和機(jī)理，卻知道按哪個(gè)開(kāi)關(guān)打開(kāi)它，調(diào)整哪些開(kāi)關(guān)可以得到清晰穩(wěn)定的畫(huà)面效果等。這些都是我們運(yùn)用黑箱方法的具體體現(xiàn)。
黑箱方法最典型的應(yīng)用是中醫(yī)看病。中醫(yī)看病，主要是通過(guò)“望、聞、問(wèn)、切”等外部觀(guān)察作出診斷，開(kāi)方抓藥。有時(shí)遇到疑難雜癥沒(méi)有把握時(shí)，可以先投以試探性的藥物，觀(guān)察病人的反應(yīng)，并隨時(shí)增減藥物，觀(guān)其療效，一旦抓住病癥就大膽對(duì)癥下藥。這種從人體的輸入特征入手，實(shí)施“辯證論治”的方法正是黑箱方法的精髓所在。
你能舉出黑箱方法在生活中應(yīng)用的案例嗎？
黑箱方法應(yīng)用的例子 輸入 輸出 需要了解的情況
望、聞、聽(tīng)、切
了解情況
對(duì)病情作出判斷
圖像、聲音、外殼
清晰度、散熱的情況
電視好壞
看瓜形、瓜色，聽(tīng)瓜聲、測(cè)彈性
顏色深、聲音脆，彈性好
好瓜
運(yùn)行應(yīng)用程序
計(jì)算機(jī)的反應(yīng)
計(jì)算機(jī)的基本性能
技術(shù)試驗(yàn)
鋼的性能情況
鋼的硬度
視覺(jué)的傳遞
分析腦電波的反應(yīng)
圖像
中醫(yī)看病
選購(gòu)電視機(jī)
買(mǎi)西瓜
觀(guān)察計(jì)算機(jī)的基本性能
測(cè)定鋼材的硬度
研究人腦
教師小結(jié)控制論：
新時(shí)代的科學(xué)技術(shù)革命構(gòu)筑了那一高聳入云的摩天大廈，而支撐這片大廈的擎天柱就是系統(tǒng)論、信息論和控制論，簡(jiǎn)稱(chēng)為三論。
控制論研究的對(duì)象是包括人在內(nèi)的生物系統(tǒng)和各種非生物系統(tǒng)（如工程系統(tǒng)、化工系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等），它橫跨各個(gè)學(xué)科，超出了學(xué)科的局限性，為各門(mén)學(xué)科找到了共同的內(nèi)涵，控制論享有“交叉科學(xué)”、“邊緣科學(xué)”和“橫斷科學(xué)”的美稱(chēng)。功能模擬方法、黑箱方以及反饋方法都是控制論的主要方法。
請(qǐng)同學(xué)們自由分組，每組3到6人，收集整理控制方法的有關(guān)資料，可以是我們已學(xué)過(guò)的反饋方法、功能模擬方法、黑箱方法中的一種，也可以向大家介紹新的控制方法，并用PowerPoint做成課件，下節(jié)課請(qǐng)每個(gè)小組派代表展示交流小組的成果，時(shí)間為三到五分鐘。
四）探究性學(xué)習(xí)展示：
1.各小組學(xué)生派代表，展示交流小組成果。
2.作品的總結(jié)及評(píng)價(jià)。
希望同學(xué)們?cè)谏詈蛯W(xué)習(xí)中主動(dòng)嘗試應(yīng)用控制方法解決問(wèn)題。
一）什么是干擾因素
二）反饋
三）控制系統(tǒng)的分析方法
四）探究性學(xué)習(xí)展示
五）小結(jié)
練習(xí)：
1.花房溫度控制的要求基本屬于恒溫控制。因此，它的溫度控制系統(tǒng)通常應(yīng)設(shè)計(jì)為閉環(huán)控制。其參考方框圖如下：
設(shè)定溫度
+
誤差放大裝置
檢測(cè)裝置
增降溫裝置
花房
實(shí)際溫度
－
簡(jiǎn)要工作過(guò)程：測(cè)溫裝置測(cè)量花房實(shí)際溫度，將其轉(zhuǎn)換為與設(shè)定溫度量綱相同的信號(hào)并與之比較得到誤差信號(hào)，誤差放大裝置將誤差信號(hào)放大后去推動(dòng)增降溫裝置，實(shí)施增溫或降溫，使花房溫度向設(shè)定溫度趨近，直至誤差被消除。冬季設(shè)定溫度為18℃，夏季設(shè)定溫度為25℃。
2.在可調(diào)光臺(tái)燈中，人手調(diào)節(jié)臺(tái)燈旋鈕實(shí)際上是在改變臺(tái)燈內(nèi)部可變電阻的阻值。根據(jù)電路原理，電壓一定，改變電阻，電路中的電流也隨之改變，因此燈泡的亮暗也隨之變化。
如果人調(diào)節(jié)旋鈕是為了獲得某一認(rèn)定的合適的亮度，這時(shí)“人”作為某些環(huán)節(jié)加入到了控制過(guò)程之中，那么這時(shí)的控制就是一個(gè)人工控制。
其控制過(guò)程是：人眼檢測(cè)臺(tái)燈的實(shí)際亮度反饋到大腦，與認(rèn)定的合適亮度進(jìn)行比較，如果臺(tái)燈亮度較暗，大腦就會(huì)發(fā)出指令，讓手旋動(dòng)旋鈕，使燈泡亮度增大；反之，就減小亮度。這種控制可能會(huì)反復(fù)進(jìn)行，直至臺(tái)燈亮度滿(mǎn)意為止。方框圖如下：
期望亮度
+
手
眼睛
旋鈕
燈泡
實(shí)際亮度
－
大腦
當(dāng)人感覺(jué)燈光暗時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈的旋鈕使其變亮；當(dāng)感覺(jué)燈光過(guò)強(qiáng)時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈的旋鈕使其變暗。人眼的觀(guān)察相當(dāng)于檢測(cè)環(huán)節(jié)。
3.帆板是靠風(fēng)推動(dòng)帆來(lái)行駛的，要使帆板速度最快，必須轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)帆，使之具有最大的迎風(fēng)面積。由于風(fēng)向是不定的，因此這是一個(gè)隨動(dòng)控制。人對(duì)風(fēng)向的觀(guān)察相當(dāng)于這一控制系統(tǒng)中的檢測(cè)環(huán)節(jié)。
其控制過(guò)程為：人同時(shí)觀(guān)測(cè)風(fēng)向（由風(fēng)標(biāo)顯示）和風(fēng)帆的角度，經(jīng)過(guò)大腦的判斷，如果風(fēng)帆的角度不符合風(fēng)力最大的要求，則大腦指揮運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)帆，使之達(dá)到要求。在這個(gè)系統(tǒng)中，風(fēng)帆是控制對(duì)象，風(fēng)帆角度是被控量，風(fēng)向是輸入量。只不過(guò)這個(gè)輸入量是一個(gè)隨時(shí)間而變化的未知函數(shù)。
如果要將帆板的控制構(gòu)建成成一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，則既要安裝風(fēng)向測(cè)量裝置，又要安裝風(fēng)帆角度測(cè)量裝置，并使二者同步。兩個(gè)測(cè)量裝置將測(cè)得的結(jié)果同時(shí)輸入到計(jì)算控制裝置中，在這里得到誤差信號(hào)，還得增加一個(gè)根據(jù)誤差信號(hào)去轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)帆的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)帆船的自動(dòng)控制。

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