第四节控制中的干扰广东教育出版社陈宗兰第四节控制中的干扰课件

国家中小学课程资源控制中的干扰年 级：高一年级学 科：通用技术（粤教科技版）学

校某省市增城区教师发展中心国家中小学课程资源什么是干扰呢？控制系统在工作过程中会遇到哪些干扰呢？控制中的干扰能被克服吗？国家中小学课程资源学习目标一、能基于控制原理和系统分析方法阐述具体控制案例中的干扰问题，发展工程思维和优化设计意识。二、能结合案例分析干扰问题的细节和特征，并能用方框图正确描述，增强图样表达能力。三、正确认识干扰对控制功能的影响，学会辩证地看待干扰的影响，形成技术安全与责任意识。国家中小学课程资源无人机遇到高空风户外打羽毛球生产、生活中的干扰现象水稻病虫害国家中小学课程资源在实际的控制系统中，常常会有一些变化不定的因素对系统的行为造成不良的影响，这种有害的因素，我们称其为“干扰”。一、干扰对控制功能的影响国家中小学课程资源一、干扰对控制功能的影响在实际的控制系统中，常常会有一些变化不定的因素对系统的行为造成不良的影响，这种有害的因素，我们称其为“干扰”。那干扰会出现在控制系统的哪些环节呢？干扰是怎么影响系统行为的呢？国家中小学课程资源一、干扰对控制功能的影响飞控系统+通讯系统偏航角等）动力系统 机体干扰：7级以上强风、云雾或雨雪天气等实际飞行姿态（俯仰角、滚转角、偏航角等）干扰：钢筋建筑、 干扰：海拔6000米高压线、基站飞行姿态控制量（俯仰角、滚转角、IMU惯性测量单元、眼睛设定飞行姿态（俯仰角、滚转角、比较器偏航角等）＋－国家中小学课程资源在一个控制系统中，实际的干扰可能出现在各个环节，但为了在描述和分析控制系统时有一个统一的形式，都假设干扰是加到被控对象上，这是一种等效的方法。一、干扰对控制功能的影响偏航角等）飞控系统+通讯系统动力系统飞行姿态控制量（俯仰角、滚转角、偏航角等）机体干扰实际飞行姿态（俯仰角、滚转角、偏航角等）＋－IMU惯性测量单元、眼睛干扰会使被控对象产生错误动作。设定飞行姿态（俯仰角、滚转角、比较器（被控对象）国家中小学课程资源二、干扰现象及其基本原理给定量控制器控制量

被控量执行器 被控对象（一）加入干扰的开环控制系统回顾知识：当对控制的精度要求不高或组成系统的器件稳定性较高时，采用开环控制就能得到预期的效果。干扰从哪来？干扰国家中小学课程资源制冷技术的源起古代炎热的夏天国家中小学课程资源（一）加入干扰的开环控制系统二、干扰现象及其基本原理当对控制的精度要求不高或组成系统的器件稳定性较高时，采用开环控制就能得到预期的效果。摇扇期望的室温七面扇联动装置扇叶风量干扰：环境高、人工作疲累实际的室温室内国家中小学课程资源（一）加入干扰的开环控制系统二、干扰现象及其基本原理流水水利扇车扇叶风量自雨亭实际的亭内干扰：再升温、流水速度变慢自雨亭当对控制的精度要求不高或组成系统的器件稳定性较高时，采用开环控制就能得到预期的效果。国家中小学课程资源二、干扰现象及其基本原理给定量控制器控制量

被控量执行器 被控对象（一）加入干扰的开环控制系统开环控制系统适用于控制精度要求不高的场合，容

环境的影响。开环控制系统的干扰因素一般源于外界（环境、人为原因等）。干扰国家中小学课程资源（一）加入干扰的开环控制系统二、干扰现象及其基本原理国家中小学课程资源二、干扰现象及其基本原理控制器＋－回顾知识：闭环控制系统方框图比较器给定量反馈环节执行器

控制量

被控对象

被控量国家中小学课程资源微处理器压缩机+冷凝

制冷剂流量器+节流装置实际室温蒸发器设定室温＋－环境感器、管器干扰：打开门窗、蒸煮食物国家中小学课程资源青藏高原科考工作国家中小学课程资源二、干扰现象及其基本原理控制量被控对象被控量（二）加入干扰的闭环控制系统闭环控制系统的干扰因素往往源于更为复杂的外界环境。干扰给定量比较器＋－控制器 执行器反馈环节国家中小学课程资源（二）加入干扰的闭环控制系统二、干扰现象及其基本原理国家中小学课程资源控制器执行器控制量被控对象被控量＋－反馈环节干扰控制量

被控量执行器 被控对象干扰加入干扰的开环控制系统：给定量控制器加入干扰的闭环控制系统：给定量比较器加入干扰的控制系统方框图国家中小学课程资源三、克服干扰的基本方法由于干扰的复杂性，想要较为全面地讨论在系统中克服干扰的方法需要掌握较多控制原理的知识。在这里，我们只对克服干扰的方法做一些原则性的介绍。以干扰的性质来说，有些干扰是可以避免的，而有些干扰是不可完全避免的，只能减少干扰造成的误差。国家中小学课程资源三、克服干扰的基本方法（一）开环控制系统中克服干扰的方法1.提高系统器件的稳定性。（自雨亭）给定量控制器干扰控制量

被控量执行器 被控对象国家中小学课程资源三、克服干扰的基本方法（一）开环控制系统中克服干扰的方法1.提高系统器件的稳定性。（自雨亭）2.尽量降低外界干扰因素的影响。（室内羽毛球运动）期望的羽毛球落点大脑击打羽毛球的肢体+羽毛

力度和角度球拍羽毛球（室内无风）羽毛球的实际落点国家中小学课程资源三、克服干扰的基本方法期望的羽毛球落点大脑肢体+羽毛

力度和角度球拍羽毛球实际落点击打羽毛球的

具有一定抗风能力的羽毛球（一）开环控制系统中克服干扰的方法提高系统器件的稳定性。（自雨亭） （抗风羽毛球）尽量降低外界干扰因素的影响。（室内羽毛球运动）干扰：3级风以上国家中小学课程资源三、克服干扰的基本方法（一）开环控制系统中克服干扰的方法提高系统器件的稳定性。（自雨亭）

（抗风羽毛球）尽量降低外界干扰因素的影响。（室内羽毛球运动）改造成为闭环控制系统。

（空调）国家中小学课程资源三、克服干扰的基本方法控制量被控对象被控量给定量比较器＋－控制器 执行器反馈环节（二）闭环控制系统中克服干扰的方法

云1.提高系统器件的稳定性。

雀2.选择精度更高的检测装置。干扰国家中小学课程资源科考飞行机器人“云雀”的技术突破抵御7级大风的能力海拔6000米的飞行高度满足5千克载荷近30分钟的飞行时长高原强风干扰下的自主控制稀薄大气中的高效升力系统设计提高飞控系统的负载性能提高电池及动力系统性能国家中小学课程资源科考飞行机器人“云雀”的技术突破飞控系统+通讯系统飞行姿态控制量（俯仰角、滚转角、偏航角等）动力系统 机体干扰：高原强风、稀薄空气实际飞行姿态（俯仰角、滚转角、偏航角等）IMU惯性测量单元、视觉传感器、空速传感器、地磁指南针等设定飞行姿态（俯仰角、滚转

比较器角、偏航角等）＋－国家中小学课程资源三、克服干扰的基本方法给定量控制器被控量＋－执行器

控制量

被控对象反馈环节（二）闭环控制系统中克服干扰的方法1.提高系统器件的稳定性。2.选择精度更高的检测装置。干扰比较器