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《技术与设计2》第四章第4节
控制系统的干扰
什么是干扰因素
各种电器设备对电视机的干扰.
干扰因素
你知道生活中有那些干扰现象呢？
扩音器受手机信号或其它影响有噪音
飞机在飞行中遇到强气流或风暴的影响
逆风中骑自行车
…...
一、干扰的概念
干扰：
干扰因素：
控制系统
输入量
干扰因素
输出量
准确地说，干扰就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响。（p118）
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。
干扰因素
应保持的速度
自行车
行使的速度
风
给定量
被控量
逆风、顺风、雨水……
干扰因素可能一个，也可能若干个。
控制系统 干扰因素
自动扶梯的升降控制系统
利用滑轮组提升重物的控制装置
蔬菜大棚的温度控制
下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？
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
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。
课堂练习
电冰箱温度控制系统，下列情况是否属于影响温度控制的干扰因素。
事件 是否 干扰因素 理由
是
是
是
否
外面热气进入冰箱将会引起箱内温度变化，属于干扰因素。
从20度变到32度的温差变化通过冰箱保温层影响了冰箱内的温度，属于干扰因素。
热饭热菜直接影响了冰箱里的温度，属于干扰因素。
严格说这也会引起环境温度的变化，但这种变化一般有利于冰箱实现目标，不属于干扰因素。
练习
找出干扰因素的方法：引起输出量变化的原因
电冰箱所在房间的温从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
开电冰箱门
二、干扰因素分析及特点
（1）可以说任何控制系统都受干扰因素的影响，没有绝对不存在干扰的控制系统 。
（2）通常，干扰因素不止一个。
有的干扰因素是由于环境造成的
（例如：冰箱温度的控制等）
（例如：外界强光干扰投影仪的播放效果）
有的干扰因素是人为原因所致
（例如：老师干扰学生垫乒乓球）
（3）干扰因素在开闭环中都是表示在被控对象上：
找出干扰因素的方法：引起输出量变化的原因
1、干扰因素的分析：
2、干扰因素的特点：
输出量
被控对象
控制量
输入量
控制器
执行器
干扰因素
三、抗干扰
1、抗干扰性：如果一个控制系统能够很好地避开或抑制干扰，使干扰对系统产生的影响很少，我们就说这个系统抗干扰性强。（p119）
2、克服干扰的基本方法
A）消除干扰
B）减弱干扰
C）提高控制系统性能
干扰的形成包括三个要素：
1、干扰源，2、传播途径，3、接受载体 。
三个要素缺少任何一项，干扰都不会产生。
知识拓展
四、开闭环的抗干扰
被控对象
控制量
输入量
控制器
输出量
执行器
检测装置
干扰因素
2、闭环控制系统比开环控制系统具有更好的抗干扰能力,那么是否都应该用闭环控制代替开环控制呢？
是否采用闭环控制主要看对控制系统的要求(如成本,控制要求).
因为任何抗干扰措施的实现，都意味着系统结构的复杂和成本的增加 。
1、在出现干扰的情况下,开环控制系统和闭环控制系统哪种受干扰的影响小？为什么？
由于闭环中有反馈环节的存在
开环和闭环控制系统都存在干扰。闭环由于有反馈环节，故比开环抗干扰性更强。
EB-52H大型电子干扰飞机
五、干扰的利用
在一般控制系统中,干扰因素是需要克服的,而在有些情况下,却可以利用干扰因素实现某种目的.
对干扰的利用，是指有意对控制系统施加干扰，使控制系统无法达到控制的目标。而不是控制系统本身需要干扰。
例如：军事演习中对敌方信息指挥系统进行电磁干扰；
海湾战争初期美国先用EB-52H电子干扰机使伊拉克指挥系统瘫痪
在高考时考场上,可以利用信号的干扰来干扰考生的舞弊行为等。
知识拓展
黑箱方法
通过对系统的输入与输出的关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。
中医“望闻问切”
挑西瓜
列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。
黑箱方法应用的例子 输 入 输 出 需要了解的情况
马上行动：P116
判断生熟鸡蛋
摇、转、看
生或熟
旋转速度
中医诊断病情
望、闻、问、切
是否健康
气色、舌苔、脉搏等
B超探测胎儿性别
B型超声波
超声图象
胎儿性别
了解计算机的基本性能
运行应用程序
计算机的反应
计算机基本性能的好坏
大脑
肢体
飞镖
期望值
落点
给定量
控制器
执行器
被控对象
被控量
投飞镖
命令发出者是：
命令执行者是：
命令的作用对象是：
反馈环节是：
大脑
手
针、线
眼睛
“穿针引线”过程中
眼睛
大脑
手
针
线
给定值
被控量
控制量
比较器
小结
1、干扰的概念（干扰和干扰因素）
2、干扰因素分析（找出干扰因素）
3、干扰因素的特点
4、抗干扰
4、开闭环的抗干扰
6、干扰的利用
谢谢再见！

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