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(共22张PPT)
控制系统中的干扰
赣科学技术版六年级下册
第11课
控制系统中的干扰
知道干扰是常见的现象
扰普遍存在于开环和闭环控制系统中
理解干扰有强弱之分
人们可以主动利用干扰，掌握克服干扰的基本方法
任务卡
前言
人在踩自行车的时候，自行车的行驶速度会被各种因素所影响。例如，逆风情况下自 行车的行驶速度会降低，路面凹凸不平或者上斜坡时也会使其速度减缓等，所有这些使自 行车行驶速度偏离期望值的因素我们称为干扰因素，那么如何克服这些干扰 为此，某自 行车生产厂家在自行车的缓冲、抗震、变速等方面做了改进，使得自行车能够轻松应对平 路、上下坡、土路、顶风等复杂路况和天气，使人们的出行更加快速和省力。
控制系统在运行的过程中会受到很多因素的影响。在控制系统中，除设定量外，引起 被控量变化的各种因素称为干扰因素。干扰会引起被控量发生意外变化，使控制精确度下降，甚至达不到控制的目标。
干扰因素
一
干扰对控制系统的影响
电冰箱的温度控制系统在正常工作情况下可以保持冰箱内的温 度稳定在一个设定的范围内，但当我们打开冰箱门取物时，由于外部的温度与冰箱内的温 度不同(一般是外部温度高于内部温度),会使冰箱内的温度突然变化，这个变化对于电 冰箱的温度控制系统就相当于一个干扰。
(1)生活中实际温度变化的干扰因素都有哪些
(2)当这些干扰因素发生作用时，电冰箱温度控制系统是如何工作的
想一想
一
干扰对控制系统的影响
在一个控制系统中，实际的干扰可能出现在各个环节，但为了在描述和分析控制系统 时有一个统一的形式，都假设干扰是加到被控对象上，这是一种等效的方法，即如果实际 干扰是加在控制器或执行器等环节，并使被控量发生了变化，那么这个干扰可以用一个加 在被控对象上并使被控量发生同样变化的干扰代替。
一
干扰对控制系统的影响
开环控制系统一般结构较为简单，如图11-2所示，由于无法对由干扰引起的输出量 偏差进行调整，适用于对控制精度要求不高且系统本身较为稳定的情况。
一
干扰对控制系统的影响
与开环控制系统相比，闭环控制系统能够根据反馈环节及时测出由干扰引起的输出 量偏差并进行调整，因此其控制精度要高于开环控制系统，但结构相对复杂，构成系统的 成本较高，适用于对控制精度、可靠性的要求较高的情况，如图11-3所示。但是，当干扰严重超出系统的可调节范围时，输出量也可能最终偏离期望值。
二
干扰的特点
(1)干扰既存在于闭环控制中，也存在于开环控制中。声控灯是开环控制，除输入的 声音外，其他声音就是干扰因素。空调房的温度控制属于闭环控制，室外环境温度的变化 就是它的干扰因素
(2)干扰通常都是作用在控制对象上，它的作用是破坏控制系统的平衡——使被控 量偏离平衡值。
(3)干扰通常不止一个。如自行车速度控制的干扰因素除逆风外，还有路面斜坡、粗 糙度等情况。
(4)在进行控制系统设计时，必须对可能存在的干扰进行全面的调查和分析，如果干 扰对控制目标影响产生严重的后果，就必须考虑抗干扰措施，保证控制系统的正常工作。
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。
二
干扰的特点
(5)对干扰的利用，是指行动者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。例如打狂犬疫苗，对防止被动物咬伤或抓伤后伤 口感染具有相当好的干扰作用。在军事演习中，我方经常会利用电磁波达到对敌方信息 指挥系统干扰的目的。
三
克服干扰的基本方法
你认为克服干扰有哪些基本方法？请和同伴说一说
三
克服干扰的基本方法
控制系统在工作过程中必须克服干扰，我们通常通过消除干扰、减弱干扰和提高控制 系统性能三个方法来克服干扰对控制系统的影响。
消除手机信号对飞机飞行的 干扰，就是克服这一干扰的方法。
消除干扰
三
克服干扰的基本方法
磁体周围存在磁场，即便是不接触也会产生磁力的作用。当手机、手表和其他一些家 用电器靠近磁体时，磁场会把它们中的许多元件磁化，使其性能发生变化，无法正常使用。 磁体的干扰对于这些电器的正常使用来说就是一种干扰。像机械手表靠近磁体时会被磁 化，使手表计时不准确。所以我们让手机、手表和其他一些家用电器远 离磁体，就可以减弱磁体对他们正常运作的干扰。
减弱干扰
三
克服干扰的基本方法
由干扰对控制系统影响的分析可以看出，具有闭环结构的控制系统比开环结构的控 制系统拥有更好的抗干扰能力。 一般来说，闭环控制系统能不断地修正控制效果，以减少 被控量和期望值之间的误差。闭环控制系统比开环控制系统拥有更好的抗干扰能力，我 们可以在选择控制系统时，选择闭环结构的控制系统克服干扰的影响。
另外，以干扰的性质来说，有些干扰是可以避免的，而有些干扰是不可完全避免的，只 能减少干扰造成的误差。如风速和风向的变化对飞行中的飞机、导弹的干扰就是不可完 全避免的。对于这类干扰，我们只能在提高控制系统的性能上多下功夫；而对于有些干 扰，我们可以采取消除、减弱它的办法。如果在室内进行射箭活动，就可以消除或减弱风 对箭飞行的干扰； 一些化学反应容易受到温度变化的影响，我们可以让它们在恒温环境中 进行。
提高控制系统性能
磁体一般定义为能够吸引铁、钴、镍一类物质的物体。
磁性是某物受磁场吸引或排斥的性质。
磁化是指某物在受磁场的作用下，呈现出一定磁性的现象。
(1)在汽车驾驶控制过程中，不属于干扰因素的是( )
A. 调整后的行车线路
B. 暴风雨天气
C. 司机的疲惫状态
D. 坑洼不平的道路
(2)你知道哪些由于干扰的存在而使控制系统受到影响的例 子吗 请举例说明。
(3)讨论和寻找生活中有哪些干扰因素，应当如何避免或 利用。
练一练
谢谢聆听！
谢谢
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