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1、第四单元 控制与设计,闭环控制系统的干扰与反馈,天台育青中学,余昌浩,在飞机飞行过程中，为什么要关闭手机,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成为干扰因素,一 干扰因素, 干扰因素,自行车在行驶过程中受哪些因素的影响,马上行动,在电冰箱的温度控制系统中，下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？ （1）开电冰箱门 （2）电冰箱所在房间的温度 从20C变到30C； （3）把热菜或热饭放入电冰箱中； （4）在电冰箱外放一盆冷水。, 干扰因素的克服,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
2、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。, 干扰因素的利用,飞标实际投掷的位置,飞标的工作过程可用下图描述：,控制器（大脑）,执行器（手）,被控对象（飞标）,检测装置（眼睛）,靶心的位置,干扰,驾驶工作过程形成了一个闭环： 检测比较运算操作检测,控制器（大脑）,执行器（手）,被控对象（汽车）,检测装置（眼睛）,给定的行驶速度,汽车实际的速度,马上行动,分析投掷飞镖和定速驾驶动作过程,靶的位置,人的眼睛,飞镖实际投掷的位置,给定的速度,人的眼睛,汽车实际的速度,二、反馈,1 反馈 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
3、入量进行比较的过程，就是反馈（feedback）,闭眼粘贴：,没有反馈环节，属于开环控制,人的大脑,手,粘贴汽车轮胎,睁眼粘贴：,眼睛检测反馈大脑，属于闭环控制,人的大脑,手,粘贴汽车轮胎,眼睛,2 闭环控制系统的工作过程,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,是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差,方框图：,特点：,核心：,被控量,闭环控制系统的工作过程：,反馈环节检测出被控量的值,反馈到输入端,与给定值比较,控制器根据偏差信号进行调节,闭环控制系统的工作过程：,如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要人工关闭电源，而自动电水壶具有当水沸腾时自动切断电源的功能，这就是运
4、动反馈方法实现自动控制的结果。,这两种热水壶有什么区别,3 闭环控制系统与开环控制系统的比较,简单,复杂,干扰信号时，没有自动纠正,干扰信号时，能自动纠正,精确度低,精确度高,无,有,单程的系统,循环的系统,案例分析,供水水箱的水位自动控制系统,目的是使水箱中的水位保持在给定的高度,控制阀门,水位,出水,进水,思考：,、分析控制系统的组成，被控对象、被控量、执行器、控制器检测器,、水位的自动调节过程和干扰因素,、画出水位自动控制系统工作的方框图,控制系统有控制器、执行器、被控对象和检测器等组成。 被控对象：水箱 被控量：水箱中的水位 执行器：阀门 控制器：机械或电气控制装置 检测器：浮球或液位
5、传感器，是控制系统的反馈环节。,水位的自动调整过程：,水位下降，液位传感器测出水位后与给定植比较,其偏差值进入控制器，通过控制器的输出信号调节阀门，将阀门开大，使水位回升到给定植,当出水流量减小时，通过控制器调节阀门，将阀门关小，使水位回到给定植的位置。,给定量,控制器,阀门,水箱,水箱的水位,检测装置（反馈）,比较器,干扰,水位自动控制系统工作的方框图,影响水位控制的干扰因素主要是水箱的出水量（即用户使用的水量）、水箱水面蒸发的水量等。,小结：,、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,、反馈：,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,反馈的作用：,3 、闭环控制系统与开环控制系统的区别,闭环控制系统的工作过程,能自动纠正 精确度高,反馈环节检测出被控量的值,反馈到输入端,与给定值比较,控制器根据偏差信号进行调节,思考与练习,、抽水马桶的控制过程,、说明帆船运动员实现“见风使舵好行船,谢 谢！,
