资源简介

第五课时 控制系统的反馈
第四单元 控制与设计
学习目标：
（1）熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用。
（2）熟悉闭环控制系统的工作过程。
（3）闭环控制系统与开环控制系统的比较。
autstore
什么是闭环控制系统
＋
比较器
－
我们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。
闭环控件系统方框图
特点：在系统的输入量和输出量之间，还有一条从输出量返回到输入端的反馈环节，它们形成了一条闭合回路，反馈环节使得输出量的改变对控制的过程产生直接影响。信号传递是闭合回路。
机器人沿墙走的方框图
保持与墙
的相对
位置
控制器
（RCU）
执行器
（马达）
被控对象
（轮子转速）
与墙的距离
检测装置
（红外测距）








干扰是如何克服的？
视频中机器人之所以能顺利走每个房间，不碰到墙壁，是因为它有红外测距装置时刻检测离墙壁的距离，并且与事先设定好的值进行比较，当检测到离墙近时，把离墙近的轮子的马达转速加大，从而让它远离墙壁，反之~~，从而保证机器人离墙一样的距离。





人脑 手 做模型
眼睛






一、闭环控制系统中的反馈

1、反馈及反馈方法：
反馈：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
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。


“希罗的自动门”控制的工作过程分析说明

水流量
祭坛的点火或灭火

气压控制

虹吸

自动门
门开或关




机器人沿墙走的工作过程
保持与墙
的相对
位置
控制器
（RCU）
执行器
（马达）
被控对象
（轮子转速）
与墙的距离
检测装置
（红外测距）









马上行动：

事例 输入 检测装置 输出
空调
机器人是否进房间
遥控器设定的温度

温度传感器

房间内实际的温度
灰度值
灰度传感器
马达的
转向
2、闭环控制系统的工作过程
闭环控制系统就是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。
闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。
[核心]：通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。
与开环控制系统对比：　有无反馈
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
干扰信号







+


反馈环节



-



闭环控制系统方框图
抽水马桶是一个典型的闭环控制系统。



问题讨论填表：
? 开环控制系统 闭环控制系统
能否自动调整和补偿 ? ?
控制精度 ? ?
结构 ? ?
适用场合 ? ?
否
低
高
是
简单
复杂
精度要求低、稳定
精度要求高、高可靠性
另外：闭环控制系统比开环控制系统多了一个检测装置组成的反馈环节
闭环控制系统受影响较小，因为闭环控制系统能不断修正控制效果。
思考与分析
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？
讨论
举例：你见过的闭环控制系统与开环控制系统画出方框图
3、闭环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。在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。
一） 反馈
二） 闭环控制系统的工作过程
三） 闭环控制系统与开环控制系统的比较
四） 希望同学们在生活和学习中主动尝试应用反馈方法解决问题。克服身边的干扰，让事物沿着我们期望的方向发展
4、小结

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