控制系统的干扰与反馈

第四单元控制与设计4.4控制系统的干扰在控制系统中，干扰是一个客观存在的事实。

在送乘飞机出行时，为什么不能说祝你一路顺风?骑自行车的感受？乘车的感受等？生活常识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。干扰因素应保持的速度自行车行使的速度风给定量被控量逆风、顺风、雨水……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。马上行动电冰箱的温度控制系统，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素开电冰箱门

电冰箱所在房间的温度从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

是是是否控制系统干扰因素自动扶梯的升降控制系统利用滑轮组提升重物的控制装置蔬菜大棚的温度控制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的特点：（1）干扰既存在于闭环控制中，也存在于开环控制中。例如：声控灯开环控制，除输入的声音外，其他声音就是其干扰因素；空调房的温度控制属于闭环控制，室外环境温度的变化就是它的干扰因素。（2）通常，干扰因素都是作用在控制对象上，其作用是破坏控制系统的平衡——使被控量偏离平衡值。（3）通常，干扰因素不止一个。如自行车速度控制的干扰因素除逆风外，还可能有路面状况（斜坡、粗糙度）。干扰因素的特点：（5）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：打狂犬疫苗、军事演习中对敌方信息指挥系统进行电磁波干扰。（4）在进行控制系统设计时，必须对可能存在的干扰进行全面的调查和分析，如果干扰比较经常和严重，对控制目标影响产生严重的后果，就必须考虑抗干扰措施，保证控制系统的正常工作；如果可能存在的干扰不是很严重，对系统正常工作影响不大，就可以忽略。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。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。

比如：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闭环控制系统被控对象

控制量给定量控制器执行器检测装置比较器+-

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。事例输入量检测装置输出量花房恒温自动控制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干扰反馈环节控制器执行器比较器闭环控制系统的工作过程干扰干扰干扰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系统开环控制系统闭环控制系统能否自动调节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。黑箱方法应用的例子输入输出需要了解的情况马上行动：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