控制系统的设计和干扰

1、编辑课件1编辑课件2编辑课件3编辑课件4第四章第四章 控制与设计控制与设计编辑课件5 5 5 5 例如速度控制系统时为了达到一个理想的速度；温度控制例如速度控制系统时为了达到一个理想的速度；温度控制系统是为了获得一个合适的温度等系统是为了获得一个合适的温度等 一般情况系统的控制目的就是这个系统的被控量，如速度控一般情况系统的控制目的就是这个系统的被控量，如速度控制系统的被控量就是速度。制系统的被控量就是速度。编辑课件6 6 6 6如速度要多快、温度要多高，允许的误差是多少如速度要多快、温度要多高，允许的误差是多少等。等。 我们知道控制系统有开环和闭环之分，系统的指标我们知道控制系统有开环和闭环

2、之分，系统的指标（如控制的精度、造价等如控制的精度、造价等）将指导我们选择控制系统的）将指导我们选择控制系统的类型及闭环控制系统中对反馈环节的要求。类型及闭环控制系统中对反馈环节的要求。 被控对象确定后，就被控对象确定后，就应该选择能有效调节被控对象工作的装置作为执行器。应该选择能有效调节被控对象工作的装置作为执行器。编辑课件7 7 7 7 不管是对模型进行仿真还是进行系统实际实不管是对模型进行仿真还是进行系统实际实验，我们都要指出最能影响系统性能的一些参验，我们都要指出最能影响系统性能的一些参数作为仿真或实验时观察、调整的对象，通过数作为仿真或实验时观察、调整的对象，通过对它们的调整，使系统

3、达到最佳的性能。对它们的调整，使系统达到最佳的性能。 如果通过调节待调参数系统达到了期望的性如果通过调节待调参数系统达到了期望的性能，设计工作就告结束。否则，就要修改设计，能，设计工作就告结束。否则，就要修改设计，包括改进系统结构甚至放宽指标要求等。包括改进系统结构甚至放宽指标要求等。编辑课件8 8 8 8编辑课件9 9 9 9 在很多大型运动场的周边，我们会经常看到在很多大型运动场的周边，我们会经常看到会定时翻转的广告牌（如图会定时翻转的广告牌（如图4-27）。现在，来）。现在，来。编辑课件1010（三）确定系统结构（三）确定系统结构10编辑课件111111编辑课件1212（五）部件模型及主

4、要参数的确定（五）部件模型及主要参数的确定（六）验证、完成你的设计（六）验证、完成你的设计应尽可能做到：应尽可能做到：（1）用计算机绘制各部分的原理）用计算机绘制各部分的原理及安装图。及安装图。（2）设计系统制作的工作流程。）设计系统制作的工作流程。（3）协同工作，共同完成整个设计。）协同工作，共同完成整个设计。12编辑课件1313（七）评估你的设计（七）评估你的设计1、系统是否安全、可靠？能否按设计的要求工作？、系统是否安全、可靠？能否按设计的要求工作？2、其他人对你的设计有什么看法？、其他人对你的设计有什么看法？3、整个系统的造价是多少？、整个系统的造价是多少？4、如果你有更多的时间，你将

5、会对设计做哪些改进？、如果你有更多的时间，你将会对设计做哪些改进？5、为你的设计写一份使用说明书。、为你的设计写一份使用说明书。13编辑课件1414编辑课件1515 在日常生活中，干扰是时常存在的。例如，人在逆风中骑自行在日常生活中，干扰是时常存在的。例如，人在逆风中骑自行车，逆风对自行车的速度构成干扰，要保持速度不变，人就需要车，逆风对自行车的速度构成干扰，要保持速度不变，人就需要用力蹬车，以克服这一干扰用力蹬车，以克服这一干扰.自行车自行车风风应保持的速度应保持的速度行车速度行车速度15编辑课件1616 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有的干扰因素是由于环境造成的，如影

6、响自行车行驶速度的变化的自然风、雨水等；变化的自然风、雨水等； 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。机信号等。16编辑课件1717 控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。如战控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。如战士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。扰因素。 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

7、一干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，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。通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。17编辑课件181818 在大海中航行的轮船，由于波浪的影响会产生晃动在大海中航行的轮船，由于波浪的影响会产生晃动（如图（如图4-44）。据资料介绍，如果不采取措施，即使在）。据资料介绍，如果不采取措施，即使在正常的海浪下，摇晃的幅度也可高达正常的海浪下，摇晃的幅度也可高达18 。波浪的影响。波浪的影响就是作用在船上的干扰

8、。就是作用在船上的干扰。 轧钢厂的轧辊机的速度控制系统，如图轧钢厂的轧辊机的速度控制系统，如图4-45所示，所示，当钢板通过轧辊机时，将产生巨大的负载变化或干扰，当钢板通过轧辊机时，将产生巨大的负载变化或干扰，使轧辊的速度变慢使轧辊的速度变慢。编辑课件1919思考思考在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？19编辑课件2020 电视机有时在正常工作时，突然出现图像闪烁厉害或画面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，这是由于它受到外界磁场干扰所导致的现象。紊乱等情况，这是由于它受到外界磁场干扰所导致的现象。 如果在电视机周围

9、放置一台电冰箱，当电冰箱启动工作时，如果在电视机周围放置一台电冰箱，当电冰箱启动工作时，会形成一定范围的磁场，将对电视机的图像造成干扰，使其画面会形成一定范围的磁场，将对电视机的图像造成干扰，使其画面紊乱。又如，空调器在工作时也会向周围空间发射大量的电磁波，紊乱。又如，空调器在工作时也会向周围空间发射大量的电磁波，如果电视机与空调器的距离很近，电磁波将对电视机图像造成干如果电视机与空调器的距离很近，电磁波将对电视机图像造成干扰。此外，电风扇、日光灯等电器也会对电视机产生不同程度的扰。此外，电风扇、日光灯等电器也会对电视机产生不同程度的磁场干扰，从而导致电视机的图像出现抖动，波纹等现象。磁场干扰

10、，从而导致电视机的图像出现抖动，波纹等现象。 案例分析 电视机最忌磁场干扰，这些近距离的电视机最忌磁场干扰，这些近距离的家用电器所形成的磁场，就是电视机正常工家用电器所形成的磁场，就是电视机正常工作时的干扰因素。克服这些干扰因素的办法作时的干扰因素。克服这些干扰因素的办法就是将家用电器远离电视机放置。就是将家用电器远离电视机放置。20编辑课件2121 在一般控制系统中，干扰因素是需要克服的。而在有些情况在一般控制系统中，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

11、息指挥系统进行干扰，使之不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。待干扰因素的利用。21编辑课件2222（2）举出一些由于干扰而使控制系统受到）举出一些由于干扰而使控制系统受到影响的例子。影响的例子。（1）在出现干扰的情况下，开环控制系统和闭环）在出现干扰的情况下，开环控制系统和闭环控制系统哪种受干扰的影响小？为什么？控制系统哪种受干扰的影响小？为什么？编辑课件232323 就干扰的性质来说，有些干扰是可以避免的，就干扰的性质来说，有些干扰是可以避免的，而有些干扰是不可以避免的。而有些干扰是不可以避免的。例如：例如：风对飞行中的飞机、导弹的干扰是不可避风对飞行中的飞机、导弹的干扰是不可避免的。对于这类干扰，我们只能在提高控制系统免的。对于这类干扰，我们只能在提高控制系统的性能上多下功夫。的性能上多下功夫。 对于有些干扰，可以采取消除、减弱的办法。对于有些干扰，可以采取消