第三节-闭环控制系统的干扰与反馈.ppt

必修2,第四单元控制与设计,第三节闭环控制系统的干扰与反馈,观看视频交通行车,课堂问题探索：1汽车在行车过程中，驾驶员会遇到哪些意外事件？2面对这些突发事件，驾驶员需要做出正确的判断和抉择。同学们，在日常生活中有没有类似的碰到突发事件需要做出抉择的事情？,1反馈的含义自动控制系统中，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称为_。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。2简单控制系统运行的主要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_。干扰不仅是外界对控制系统的影响，同时也包括控制系统内部对控制的影响。在一般控制系统中，干扰因素是需要克服的。在有些情况下，可以利用干扰因素实现某种功能。,反馈,干扰因素,注意以下几点：来源问题。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度变化的自然风等；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。数量问题。在控制系统中，干扰因素可能是一个，也可能是若干个。处理问题。控制系统在工作中必须克服干扰，使被控量稳定。如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，空调器检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。利用问题。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。如在军事演习中，红方利用一定频率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰，使之不能正常工作。但在生产生活中，我们需要以谨慎、严谨的态度对待干扰因素的利用。,3闭环控制系统中反馈环节的作用将输出量通过适当的检测装置，返回到输入端并与输入量(给定值)进行比较，从而减少输出量的偏差，使_控制在给定值附近。4闭环控制系统的工作过程当干扰因素作用在闭环控制系统上时，会引起系统输出量(被控量)偏离给定值；此时闭环控制系统中的检测装置能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较；然后控制器根据比较得到偏差信号控制执行器工作，执行器得到指令后直接控制被控对象进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。5功能模拟方法和黑箱方法_：以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法。_：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，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。,被控量,功能模拟方法,黑箱方法,【例1】2014浙江要设计水箱水位的闭环控制系统，下列器材中，适合用作检测装置的是(),【例1解题】本题考查对检测装置的选择。控制系统中检测输出量的装置就是检测装置，结合本题输出量为水箱中的水位，四个选项中的器件中只有_可以实现这种功能。【答案1】_,D,水位传感器,【例2】2014浙江如图所示是消防管网的水压控制系统工作示意图。当消防管网压力降至压力下限时，水泵启动，使压力上升；当消防管网压力达到上限时，水泵停止运行，使消防管网压力保持在设定的范围内。电压、温度等的变化会影响输出量的稳定，这些影响被称为该控制系统的()A反馈B干扰C被控量D控制量,【例2解题】本题考查控制系统运行的干扰因素的概念。电压、温度等变化会影响输出量的稳定，是干扰因素。该控制系统中输入量(给定值)为设定压力，被控量是消防管网实际压力。电压、温度等变化会影响消防管网实际压力，且是设定压力以外引起被控量变化的因素。【答案2】_,B,【例3】2011浙江如图是一款监控摄像系统，被广泛用于记录道路交通实时图像信息。对于监控摄像系统，下列环境因素中不属于干扰因素的是()A浓雾B闪电C沙尘D噪声,【例3解题】控制系统中，干扰因素是指除输入量外，引起被控量变化的各种因素。该系统中，浓雾、闪电、沙尘均会对图像信息有影响，噪声不会对系统有影响。【答案3】_,D,【例4】导弹依靠自身动力装置推进，在飞行中会遇到气流，使导弹偏离预设路线。导弹系统始终检测导弹的飞行路线与预设路线之间的偏差，据此不断调整其飞行路线并导向目标。请回答下列两题。(1)这些气流可称为该控制系统的()A反馈B干扰因素C被控量D控制量(2)如果打击的目标并不是静止的，而是运动的，那么该导弹要命中目标，必须()A不断修正预设路线B不断提高导弹的速度C不断克服干扰D不断增加预设位置与实际位置的偏差,【例4解题】第(1)小题考查控制系统运行的干扰因素，只需对干扰因素的含义有一定了解即可作出正确判断。第(2)小题考查闭环控制系统的工作过程。导弹飞行路线定向飞行系统属于闭环控制系统，其核心是通过反馈来减少预设位置与实际位置的偏差；本题的控制量为导弹的飞行路线(方向)，所以无论是提高、还是降低导弹的飞行速度与导弹飞行方向的控制无关；本题题干部分提到“打击的目标并不是静止的，而是运动的”，预设路线是动态变化的，而预设路线的变化并不属于干扰因素。【答案4】_,(1)B(2)A,【例5】太阳能热水器是利用太阳的能量将水加热的装置，由集热管、水箱、支架及相关附件组成。太阳能热水器水箱一般都带有水位自动控制系统，当水箱水位低于设定水位，能够自动加水。如果发现太阳能热水器一直处于加水状态，你认为不可能的原因是()A水箱漏水B出水管漏水C集热管底部有异物沉积D控制器坏了,【例5解题】本题考查控制系统运行的干扰因素及闭环控制系统的工作过程。干扰因素可能存在于控制系统的各个环节，如作用于被控对象(水箱或水箱里的水)的干扰因素有水箱漏水、出水管漏水，也可以作用于执行器(如进水阀门工作异常)、控制器(如控制器坏了)、检测装置(如水位检测装置无法正常检测实际水位)等，所以选项A、B、D都有可能使热水器一直处于加水状态。而选项C集热管底部有异物沉积导致的是集热管里总水量的减少，但并不影响热水器内的加水状态。【答案5】_,C,【例6】2012浙江风力发电机运行时风轮对准风向才能获得最大风能，如图所示是风力发电机跟踪风向的控制系统示意图，风向测定装置将检测到的风向信号送给迎风控制装置与设定值比较，迎风控制装置根据角度偏差信号控制偏航电机运转，调整风轮角度，使风轮始终对准风向。,(1)根据描述，在跟踪风向的控制系统方框中_处填写相应的内容。(2)风向测定装置将检测到的风向信号送给迎风控制装置与设定值比较的过程称为_。(从干扰；反馈；控制中选择一项，将序号填在_处),【例6解题】本题考查学生对控制闭环控制系统的基本组成和对整个控制过程的理解。【答案6】_,(1)迎风控制装置；偏航电机；风轮；风轮的朝向；风向测定装置(2),【例7】2014浙江如图所示是液体原料定量控制系统。其工作过程是：流量计检测到流出的液体原料流量值，把信号反馈给控制器，与设定的流量值进行比较，达到设定的流量值时，控制器控制桶泵关闭。请回答下列问题。,(1)该控制系统的检测装置与被控量分别是_、_、(在“_”处填写相应的内容)。(2)该控制系统的流量计损坏，不可能造成_(在桶泵运行不止；计量不准确；软管损坏中选择一项，将序号填写在“_”处)。(3)在桶泵停止运行后，由于软管中的原料具有惯性会继续流动，导致误差。为了提高计量精度，以下对该系统进行优化的措施中合适的是_(在减小软管的直径；提高流量计的计量精度；在软管出口端加电磁阀与桶泵同步控制中选择一项，将序号填写在“_”处)。,【例7解题】(1)本题考查控制系统的工作过程与方式和对反馈的理解。闭环控制系统中的反馈是通过检测装置把输出量(被控量)送回到输入端与输入量进行比较的过程。本题流量计检测到流出的液体原料流量值，把信号反馈给控制器，与设定的流量值进行比较，所以检测装置是流量计，而被控量就是流量值。在闭环控制系统中，比较器要能对给定量(输入量)和被控量(输出量)进行比较，它们必须是相同的物理量，只是给定量是设定的，而被控量是实际的。(2)本题考查工作过程分析，流量计损坏，意味着没有反馈，也就变成开环控制，所以只有不可能发生。(3)本题考查系统优化分析，中能起到同步关闭，从而减小误差。【答案7】_,(1)流量计实际