闭环控制系统的干扰与反馈优秀课件.ppt

第四单元控制与设计 第三节闭环控制系统的干扰与反馈桐乡第一中学杜宗飞QQ 254934905 什么是干扰因素 各种电器设备对电视机的干扰 干扰因素 干扰因素的概念 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 干扰因素可能一个 也可能若干个 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 马上行动 是 是 是 否 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 干扰因素是否一无是处 干扰因素有时要克服 有时还可利用 在军事中 可利用一定频率的电磁波对对方的信息指挥系统进行干扰 手机来电闪 根据电磁波干扰原理 反馈 被控量 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 就是反馈 feedback 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 称为反馈方法 马上行动 P111 设定的温度 温度检测装置 射击 靶心的位置 眼睛 子弹射击位置 花房的温度 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 所以一个闭环控制系统 能够克服外界干扰 使被控量控制在给定值附近 被控对象 给定值 被控量 比较器 闭环控制系统的工作过程 浮球 控制器 阀门 水箱 预设水位 进水量 比较器 供水水箱的水位自动控制系统 水位 热电偶 控制器 加热器 加热炉 设定温度 比较器 加热炉的温自动控制系统 热量 闭环控制系统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 闭环控制系统与开环控制系统的比较 否 低 高 是 简单 复杂 精度要求低 稳定 精度要求高 高可靠性 功能模拟方法 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 就是功能模拟法 比较加热炉温度自动控制系统与手动控制系统 我们发现 控制器代替人脑实现了温度控制的功能 执行器代替人手实现了调压的功能 检测装置代替了人眼实现了检测温度值的功能 历史上曾经有过能模拟人的动作行为的各种模型 却没有解决从结构上模拟人的大脑进行思考的问题 因为人的大脑太复杂了 在没有彻底弄清人脑内部结构和机理的情况下 必须另辟一条新的模拟途径 这条途径不要求从结构上去模拟人脑 而是只要求模型在功能行为上与人脑相似 也就是 仅仅根据模型和人脑在功能行为上的相似 实现对人脑的模拟 例如 在国际象棋的人机对弈中 计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能 能模拟棋手的思维与人下棋 对人脑的模拟 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 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 1 干扰的概念2 克服干扰的基本方法3 反馈4 功能模拟法5 黑箱