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(共15张PPT)
《技术与设计2》第四章第4节
控制系统的干扰
(地质版）
白沙中学 王堂辉
2011年4月
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。（p119）
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。
二、课堂活动
活动规则：不允许用手或身体某部分直接把球投放到纸杯中，且球反弹出杯子不算。
大于20cm
课堂活动
看看你们小组能设计出几种控制方案，实现把桌面上的乒乓球投放进地面上的纸杯中。
只限借助身边现有的资源（比如纸张、笔、课本、课桌等）。
‘课堂活动’思考
（2）分析你的控制方案在实现过程中存在哪些干扰因素？是人为原因还是环境造成的？
（3）在你的控制过程中你是如何减弱或消除这些干扰因素的？
（1）你设计了哪几个控制方案？和其它组都雷同了吗？你的方案都能使球每次准确落入杯中了吗？你认为哪个是你最佳控制方案（又准又快）？
2
（即干扰因素的分析及特点内容）
（即抗干扰内容）
（即开闭环的干扰内容）
（即实现简单的控制系统设计）
（4）你设计的控制方案是属于开环控制系统还是闭环控制系统？
（5）你认为干扰都是对控制系统不利的吗？
（即干扰的利用内容）
3
5
4
8分钟
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
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
这节课你最大的收获是什么？
最大的困惑是什么？
九、课外拓展：
新时代的科学技术革命构筑了那一高耸入云的摩天大厦，而支撑这片大厦的擎天柱就是系统论、信息论和控制论，简称为“三论”。
控制论研究的对象是包括人在内的生物系统和各种非生物系统（如工程系统、化工系统、通讯系统、经济系统等），它横跨各个学科，超出了学科的局限性，为各门学科找到了共同的内涵，控制论享有“交叉科学”、“边缘科学”和“横断科学”的美称。功能模拟方法、黑箱方法以及反馈方法都是控制论的主要方法。
三、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
四、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
五、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
六、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

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