資源簡介

(共15張PPT)
《技術與設計2》第四章第4節
控制系統的干擾
(地質版）
白沙中學 王堂輝
2011年4月
你知道生活中有那些干擾現象呢？
擴音器受手機信號或其它影響有噪音
飛機在飛行中遇到強氣流或風暴的影響
逆風中騎自行車
…...
一、干擾的概念
干擾：
干擾因素：
控制系統
輸入量
干擾因素
輸出量
準確地說，干擾就是控制系統的外部環境或條件對系統的工作準確性產生的影響。（p119）
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。
二、課堂活動
活動規則：不允許用手或身體某部分直接把球投放到紙杯中，且球反彈出杯子不算。
大于20cm
課堂活動
看看你們小組能設計出幾種控制方案，實現把桌面上的乒乓球投放進地面上的紙杯中。
只限借助身邊現有的資源（比如紙張、筆、課本、課桌等）。
‘課堂活動’思考
（2）分析你的控制方案在實現過程中存在哪些干擾因素？是人為原因還是環境造成的？
（3）在你的控制過程中你是如何減弱或消除這些干擾因素的？
（1）你設計了哪幾個控制方案？和其它組都雷同了嗎？你的方案都能使球每次準確落入杯中了嗎？你認為哪個是你最佳控制方案（又準又快）？
2
（即干擾因素的分析及特點內容）
（即抗干擾內容）
（即開閉環的干擾內容）
（即實現簡單的控制系統設計）
（4）你設計的控制方案是屬于開環控制系統還是閉環控制系統？
（5）你認為干擾都是對控制系統不利的嗎？
（即干擾的利用內容）
3
5
4
8分鐘
課堂練習
電冰箱溫度控制系統，下列情況是否屬于影響溫度控制的干擾因素。
事件 是否
干擾因素 理由
是
是
是
否
外面熱氣進入冰箱將會引起箱內溫度變化，屬于干擾因素。
從20度變到32度的溫差變化通過冰箱保溫層影響了冰箱內的溫度，屬于干擾因素。
熱飯熱菜直接影響了冰箱里的溫度，屬于干擾因素。
嚴格說這也會引起環境溫度的變化，但這種變化一般有利于冰箱實現目標，不屬于干擾因素。
練習
找出干擾因素的方法：引起輸出量變化的原因
電冰箱所在房間的溫從20度變到32度
把熱菜熱飯放入電冰箱中
在電冰箱外放一盆冷水
開電冰箱門
小結
1、干擾的概念（干擾和干擾因素）
2、干擾因素分析（找出干擾因素）
3、干擾因素的特點
4、抗干擾
4、開閉環的抗干擾
6、干擾的利用
這節課你最大的收獲是什么？
最大的困惑是什么？
九、課外拓展：
新時代的科學技術革命構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論、信息論和控制論，簡稱為“三論”。
控制論研究的對象是包括人在內的生物系統和各種非生物系統（如工程系統、化工系統、通訊系統、經濟系統等），它橫跨各個學科，超出了學科的局限性，為各門學科找到了共同的內涵，控制論享有“交叉科學”、“邊緣科學”和“橫斷科學”的美稱。功能模擬方法、黑箱方法以及反饋方法都是控制論的主要方法。
三、干擾因素分析及特點
（1）可以說任何控制系統都受干擾因素的影響，沒有絕對不存在干擾的控制系統 。
（2）通常，干擾因素不止一個。
有的干擾因素是由于環境造成的
（例如：冰箱溫度的控制等）
（例如：外界強光干擾投影儀的播放效果）
有的干擾因素是人為原因所致
（例如：老師干擾學生墊乒乓球）
（3）干擾因素在開閉環中都是表示在被控對象上：
找出干擾因素的方法：引起輸出量變化的原因
1、干擾因素的分析：
2、干擾因素的特點：
輸出量
被控對象
控制量
輸入量
控制器
執行器
干擾因素
四、抗干擾
1、抗干擾性：如果一個控制系統能夠很好地避開或抑制干擾，使干擾對系統產生的影響很少，我們就說這個系統抗干擾性強。（p119）
2、克服干擾的基本方法
A）消除干擾
B）減弱干擾
C）提高控制系統性能
干擾的形成包括三個要素：
1、干擾源，2、傳播途徑，3、接受載體 。
三個要素缺少任何一項，干擾都不會產生。
知識拓展
五、開閉環的抗干擾
被控對象
控制量
輸入量
控制器
輸出量
執行器
檢測裝置
干擾因素
2、閉環控制系統比開環控制系統具有更好的抗干擾能力,那么是否都應該用閉環控制代替開環控制呢？
是否采用閉環控制主要看對控制系統的要求(如成本,控制要求).
因為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 。
1、在出現干擾的情況下,開環控制系統和閉環控制系統哪種受干擾的影響小？為什么？
由于閉環中有反饋環節的存在
開環和閉環控制系統都存在干擾。閉環由于有反饋環節，故比開環抗干擾性更強。
EB-52H大型電子干擾飛機
六、干擾的利用
在一般控制系統中,干擾因素是需要克服的,而在有些情況下,卻可以利用干擾因素實現某種目的.
對干擾的利用，是指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：軍事演習中對敵方信息指揮系統進行電磁干擾；
海灣戰爭初期美國先用EB-52H電子干擾機使伊拉克指揮系統癱瘓
在高考時考場上,可以利用信號的干擾來干擾考生的舞弊行為等。
知識拓展

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