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(共30张PPT)
闭环控制系统的干扰与反馈
闭环控制系统
把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
控制系统
任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。
开环控制系统
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
控制器
执行器
被控对象
输入量
输出量
控制量
开环控制系统
控制系统方框图
控制器
执行器
被控对象
给定值
干扰信号
+
反馈环节
-
闭环控制系统
被控量
闭环控制系统的特点：
(1)系统输出量对控制作用有直接影响。
(2)有反馈环节，并应用反馈减小误差。
(3)当出现干扰时，可以自动减弱其影响。
控制器
执行器
被控对象
给定值
干扰信号
+
反馈环节
-
闭环控制系统
被控量
人在逆风中骑自行车
逆风
干扰
自行车速度
飞机飞行时乘客手机必须关机
手机信号
干扰
导航信号
一、干扰因素
1.干扰因素
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。
脚蹬的力
自行车
行驶的速度
风
(输入量)
(被控量)
2.干扰因素的来源
逆风干扰自行车速度
手机信号干扰导航信号
(1)自然因素
(2)人为因素
在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？
(1)开电冰箱门。
(2)电冰箱所在房间的温度从20℃变到32℃
(3)把热菜或热饭放入电冰箱中。
(4)在冰箱外放一盆冷水。
思考：在下列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？
自动扶梯的升降控制系统
扶梯承载的人数、电机输入电压的波动、齿轮间的摩擦力等。
思考：在下列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？
利用滑轮组提升重物的控制系统
滑轮组的摩擦力、电机电源的波动、绳子和滑轮，重物的质量等。
思考：在下列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？
蔬菜大棚的温度控制
外部环境温度的变化、大棚保温材料的保温性能产生变化等、植物排放的二氧化碳，温室效应。
3.干扰因素的处理
在一般控制系统中，干扰因素是需要克服的。而有些情况下，却可以利用干扰因素实现某种目的。
说明：
（1）干扰是时常存在的；
（2）干扰因素是需要克服的；
（3）干扰也是可加以利用的。
克服干扰的基本方法
A.消除干扰
在飞机上不能使用通信工具
B.减弱干扰
电器在使用时远离其它电子设备
C.提高控制系统性能
采用闭环控制系统
控制器
执行器
被控对象
给定值
干扰信号
+
反馈环节
-
闭环控制系统
被控量
二、反馈
1.什么是反馈(feedback)
　　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)。
投篮
大脑
(控制器)
控制量
反馈？
篮筐位置
(输入量)
实际位置
(输出量)
手
(执行器)
篮球
(被控对象)
眼睛
(检测装置)
2.反馈的方式
　　反馈控制是一种在计划执行一段时间或结束后进行的事后控制，主要为下一步计划的实施总结经验，但它却常常是管理控制工作的主要形式。例如投诉与反馈、留言反馈、意见反馈、环境反馈、教学活动反馈、超市反馈调查表、市场信息反馈系统、工作总结、产品性能检验、现代酒店控制方法等。
自动抽水控制的方框图
工作过程
将水位传感器定在第一条水位线，通电，水泵往水塔里抽水，水位到达传感器位置时，水泵即停止抽水，从排水口排水。水位低于第一水位线时，水泵又开始抽水。
控制电路
(控制器)
控制量
反馈
给定水位
(输入量)
实际水位
(输出量)
水泵
(执行器)
水塔
(被控对象)
传感器
(检测装置)
+
-
自动抽水控制装置组成和工作过程
1.该控制系统的被控对象是什么？被控量是什么？
被控对象是水塔，被控量是水塔的水位。
2.水塔水位靠什么来实现？
水泵
3.水泵靠什么来控制？
控制电路
4.控制电路怎么知道什么时侯该开始抽水，什么时侯停止抽水？
通过传感器检测水位，再反馈给控制电路。
闭环控制系统是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
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。
热电偶
(检测装置)
开关
(控制器)
反馈？
给定量
(输入量)
炉内温度
(被控量)
加热器
(执行器)
加热炉
(被控对象)
比较器
干扰？
干扰因素是什么？
反馈装置是什么？
加热炉的温度自动控制系统
+
-
手动驾驶汽车
眼睛
大脑
手
方向盘
车的实际
行驶方向
设定车的
行驶方向
手动驾驶
检测装置
控制器
执行器
方向盘
车的实际
行驶方向
设定车的
行驶方向
自动驾驶
“斯坦利”无人
自动驾驶汽车
以功能和行为的相似性为基础，用模型模拟原型的功能和行为的方法。
判别下列案例是否涉及到功能模拟方法
机器人保姆
会拉提琴的机器人
会骑自行车的机器人
三、功能模拟方法
中医看病
　　把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断系统内部结构及其功能的方法。
西瓜
拍
控制系统
系统的
输入
系统的
输出
声音
黑箱
黑箱
四、黑箱方法
怎样简单判断一台
计算机的性能？
判别教室中的扩音器
的扩音是否正常？
谢 谢

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