闭环控制系统的干扰与反馈(课堂PPT)

1,第四单元控制与设计,第三节闭环控制系统的干扰与反馈,海盐高级中学高新军,重点：1.干扰因素2.反馈,2,新课引入：,在日常生活中，我们常常会遇到这样的问题：1.人们在逆风中骑自行车很难，顺风很容易，侧风也很难，其中的风起到了什么作用？2.你在背记英语单词时，旁边若有几个人在大声讲话，你就很难记住单词，别人的声音对你起到什么作用呢？3.飞机起飞和降落的时候，空乘工作人员会让乘客关掉手机和所有的电子产品,这样做其目的是什么？,答：干扰作用,答：干扰作用,答：防止干扰,3,一、干扰因素,重点知识：,1、定义：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。,干扰因素,4,一、干扰因素,2、干扰因素的类型,如逆风行驶自行车时，风对自行车速度的干扰。,如飞机飞行过程中，手机信号对飞机航向的干扰背诵单词时有人在旁边大声讲话。,3、干扰因素的个数,不确定，1个或多个,重点知识：,提问：你还能举出有关干扰因素的例子吗？简要的说说怎样克服这些干扰因素？,5,马上行动p108,是,是,否,否,说明：当电冰箱的箱门关闭时，我们认为它受到外界的影响很少，可以忽略不记。,6,【生活小常识】,冰箱温度怎么调,调节方法：温控旋钮一般有0、16、共7档，一般春秋天放到3档夏天打到1档或2档，冬天打到4档或5档。,7,思考P109,在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？,承载重量、电压波动,外界环境温度的变化、大棚材料的保温性能,滑轮组的摩擦力,4.生活中的干扰,8,案例分析p109,电视机,电视机有时在正常工作时，突然出现图像闪烁厉害或画面紊乱等情况，这是由于什么原因导致的呢？电视机最忌磁场干扰，如果在电视机周围近距离放置冰箱、空调、电风扇等家用电器，会对电视机产生磁场干扰，从而导致电视机的图像出现抖动、波纹等现象。,所以说：我们在用电视机或者电脑时要注意磁场干扰。,9,思考：干扰因素是否一无是处？,1、在战场上，可利用一定频率的电磁波对敌人的信息指挥系统进行干扰。,2、手机来电或收到短信时，会闪烁或震动并伴有音乐，从而提醒人们，其主要是根据电磁波干扰原理。,合理的利用干扰因素，也会给我们的生活带来很多帮助。,10,1.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。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,答案：B,练一练：,11,2如图所示为一款电冰箱的温度设定/显示触摸屏，左边的“-16”为设定冷冻温度，右边的“8”为设定冷藏温度，在电冰箱的温度控制系统中，属于影响其冷藏温度控制的干扰因素的是（）A把设定冷藏温度调整为5B打开冷冻箱取出食物C把设定冷冻温度调整为-10D打开冷藏箱取出食物,【答案】D,练一练：,12,二、反馈（拼音：fnku）,重点知识：,【字典】泛指发出的事物返回发出的起始点并产生影响,1.定义：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。,反馈,重点提醒：闭环中检测的是输出量。,13,二、反馈（拼音：fnku）,重点知识：,答：感温包、膜盒和传动膜片。,14,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分析花房控制系统工作过程，并且补一个闭环自动控制事例,设定的温度,温度检测装置,水箱水位自动控制,设定水位,水位检测装置,水箱水位,花房的温度,二、反馈（拼音：fnku）,15,2.闭环控制系统的工作过程,从反馈来看，闭环控制系统就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。其核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。,重点知识：,二、反馈（拼音：fnku）,16,供水水箱的水位自动控制系统,案例分析p112,被控对象：水箱被控量：水箱中的水位执行器：阀门控制器：机械或电气检测器：浮球,17,3、闭环控制系统与开环控制系统的比较,不能,能,较低,高,简单、成本较底,复杂、成本较高,组成元件较稳定，外界干扰较小,精度要求高、可靠性高,另外：闭环控制系统比开环控制系统多了一个由检测装置组成的反馈环节。,重点知识：,二、反馈（拼音：fnku）,18,3比较闭环控制系统和开环控制系统，下列说法正确的是（）A开环控制系统是人工控制，闭环控制系统是自动控制B由干扰因素的影响使得控制系统的输出量产生偏差，开环控制系统不能自动纠正这种偏差，而闭环控制系统则能C由于闭环控制比开环控制的精度要高，所以设计一个控制系统要尽可能的使用闭环控制系统D只要有检测装置存在就一定是闭环控制系统。,【答案】B,练一练：,特别注意：有检测装置的系统不一定是闭环控制系统。例如：自动门，当人走进自动门时，红外线装置检测到人体红外线信号，然后通过处理电路，启动电机的正转和反转，实现开门和关门，此处检测的是输入量，并且没有反馈。,开环控制系统,开环与闭环的主要区别是看检测装置检测到的信号是输入量还是输出量，也就是看是否存在反馈。,19,4由于干扰因素的影响，孵化室的温度随时都可能变化。对此下列说法正确的是（）A凡是能影响到孵化室温度的各种因素都是干扰因素B干扰因素仅作用于闭环控制系统C因为孵化室的温度变化被控制在指定范围内，所以说该系统能自动的消除干扰D闭环控制系统能自动的克服干扰因素所产生的影响，开环则不能,【答案】D,练一练：,20,1如图所示是某家庭用抽水马桶水箱结构示意图，为了提高抽水马桶水箱水位的高度，适宜采取的措施是（）A往水箱放一些石头B缩短连杆的长度C增大浮球的直径D增加连杆的长度,【答案】B,四、课堂练习,21,2.2014.9浙江统一考试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（）,【解析】本题较简单，考查对检测装置的选择要求熟悉各种常用电器元件尤其是传感器的功能。【答案】D,四、课堂练习,22,练一练：,某花农正在筹建一个小型花房，花房的温度冬季一般控制在18左右，夏季一般控制在25左右。请画出花房的温度控制系统的方框图，简要说明它的工作过程。,23,一、干扰因素：1.定义2.类型3.个数4.生活中的干扰因素二、反馈：1.定义2.闭环系统中的反馈,课堂小结：,本节课我们都学习了哪些重要知识？,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。,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,24,课后作业,祝大家学习愉快!,1、基础能力训练2：P88902、想想学习中的干扰因素有哪些，你是如何克服的？,25,26,谢谢！,27,飞机上能打手机深航飞京沪线率先实行发表时间：2008-4-2210:16:42,随着技术的进步，目前已能够通过在客舱装备特定的通讯系统，实现手机通讯信号首先通过机载卫星通讯设备传输到国际通讯卫星，卫星再将信号传输到地面基站，继而通过基站完成与地面通讯设备之间的数据交换。在此过程中，旅客手机只与飞机客舱内的专用网络建立联系，其发射能量很低，在飞机安全操作范围内。,28,阅读材料,飞机飞行过程中为什么不能使用手机,在飞机上，使用电子装置可能会干扰飞机的通信、导航、操纵系统，会干扰飞机与地面的无线信号联系，影响电子导航设备。尤其在飞机起飞、降落时干扰更大，即使这些干扰只造成飞机很小角度的航向偏离，也可能导致机毁人亡的后果，是威胁飞行安全的“杀手”。,29,加热炉的温度自动控制系统,案例分析p113,被控对象：加热炉被控量：炉内温度执行器：炉内加热器检测器：热电偶控制器：一种电子、微机控制,30,三、功能模拟方法,1.定义：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，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。,重点知识：,31,历史上有许多人想制作模型，模拟人的大脑进行思考，但都没有成功，因为人的大脑太复杂了。现在人们只要求模型在功能行为上与人脑相似。,对人脑的模拟,例如：在国际象棋对弈中，计算机与人脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手的思维与人下棋。,三、功能模拟方法,32,四、黑箱方法,1.定义：把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叫黑箱方法。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”,重点知识：,33,黑箱方法,夏天到了，你是怎么挑选西瓜的？,34,瓜蒂,1、目测法：果皮坚硬光亮，花纹清晰、瓜脐部和果蒂向内收缩、凹陷，果柄上的绒毛大部分脱落，这些都可作为西瓜成熟的标志。,2、拍打法：敲打或指弹瓜面时，若发出砰、砰、砰的低浊音多为熟瓜；相反，若发出咚、咚、咚坚实音的，则多属生瓜。,瓜脐,35,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,36,【答案】B,练一练：,37,6如图