4.3闭环控制系统的干扰与反馈

4.3闭环控制系统的干扰与反馈

第四单元 控制与设计4.3闭环控制系统的干扰与反馈

4.3闭环控制系统的干扰与反馈

1.什么是干扰因素

干扰因素

各种电器设备对电视机的干扰.

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干扰因素应保持的速度给定量

自行车

行使的速度 被控量

风 逆风、顺风、雨水

干扰因素可能一个， 也可能若干个。

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干扰因素的概念 在控制系统中，除输入量(给定值)以 外，引起被控量变化的各种因素称为干 扰因素。 有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车 行驶速度的变化的自然风等； 有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航 信号的手机信号等。

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案例1:在飞机上，使用电子装置可能会干扰飞 机的通信、导航、操纵系统，会干扰飞机与 地面的无线信号联系，尤其是在升降时，即 使这些干扰只造成飞机很小的角度的航向偏 离，也可能导致机毁人亡的结果。1999年7 月11日，某航班准备在广州白云机场降落时 ，出现了8度的航迹偏离，机长发现后，立 即通知乘务员检查，结果发现有四五位旅客 在使用移动电话。乘务员上前制止后才在着 陆时恢复了正常航迹。因此在飞机上不能使 用手机及其他电子产品。

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马上行动电冰箱的温度控制系统， 下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素 开电冰箱门 电冰箱所在房间的温度从20度变到32度 把热菜热饭放入电冰箱中 在电冰箱外放一盆冷水

是是

是否

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下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？ 控制系统自动扶梯的升降控制系统

干扰因素电机输出电压 的波动等、齿轮间的摩擦力等 滑轮组的摩擦力等 外部环境温度变化， 大棚保温材料的保温性能改变等

利用滑轮组提升重物的控制装置

蔬菜大棚的温度控制

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克服干扰控制系统在工作过程中必 须克服干扰，使被控量稳定。空调器的温度控制系统是闭环控制 系统，它能克服室外温度变化这一 干扰，当室外温度升高时，空调器 监测出干扰引起的室内温度变化， 通过启动压缩机降温来克服这一干 扰，使室温保持稳定。

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克服干扰的基本方法 1.消除干扰:如飞机中不能使用 通信设备; 2.减弱干扰:如电器在使用时要 远离其他电子设备; 3.提高控制系统性能:如采用闭 环控制系统;

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干扰因素是否一无是处？干扰因素有时要克服，有时还可利用。 在军事中，可利用一定频率的电磁波 对对方的信息指挥系统进行干扰。

手机来电闪， 根据电磁波干扰原理

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2.反馈闭环控制系统方框图给定量

+

比较器

控制量

控制器

执行器

被控对象

被控量

检测装置

在自动控制系统中，将输出量通过适当的检 测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过 程，就是反馈(feedback)。

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反馈方法：利用

反馈来分析和处理被控对象， 通过系统的输出来调整系统的行为， 使系统沿着预期的目标运行的方法， 称为反馈方法。

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闭环控制系统的工作过程闭环控制系统的核心是通过反馈来 减少被控量(输出量)的偏差。所以一 个闭环控制系统，能够克服外界干扰， 使被控量控制在给定值附近。

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供水水箱的水位自动控制系统

预设 比较器 水位

进水量

控制器

阀门

水箱

实际 水位

浮球

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加热炉的温度自动控制系统

设定 温度

比较器

热量

炉内 温度

控制器

加热器热电偶

加热炉

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闭环控制系统与开环控制系统的比较 闭环控制：反馈控制， 偏差控制，可以抑 制内、外扰动对被控量产生的影响。精度高、 结构复杂，设计、分析麻烦。 开环控制：顺向作用，没有反向的联系，没 有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、 调整方便、成本低。在精度要求不高或干扰 影响较小的情况下，这种控制方式还有一定 的实用价值。