通用技术 粤教版（必修2）第四章 控制及其设计-第四节 控制中的干扰-课件

第四节控制中的干扰高一—粤教版—通用技术—必修二第四章控制系统在工作过程中会遇到哪些干扰呢？（图片来源于网络）控制中的干扰能被克服吗？什么是干扰呢？温馨提示

同学们所开展的技术与工程实践体验，请在老师、家长或导师的专业指导下进行，确保安全！学习目标

一、工程思维：能基于控制原理和系统分析方法分析具体案例的干扰问题，形成初步的工程思维和意识。

二、创新设计：能结合案例分析干扰问题的细节和特征，提出解决干扰问题的方法。

三、技术意识：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。生产、生活中的干扰现象（视频来源于网络）无人机遇到高空风水稻病虫害户外打羽毛球一、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？一、干扰对控制功能的影响设定飞行姿态

俯仰角、滚转角、偏航角飞控系统+通讯系统动力系统飞行姿态控制量俯仰角、滚转角、偏航角机体干扰：7级以上强风、云雾或雨雪天气等干扰：海拔6000米实际飞行姿态俯仰角、滚转角、偏航角高压线、基站干扰：钢筋建筑、+-反馈环节：IMU惯性测量单元、眼睛比较器一、干扰对控制功能的影响

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。干扰

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、偏航角飞控系统+通讯系统动力系统飞行姿态控制量俯仰角、滚转角、偏航角机体实际飞行姿态俯仰角、滚转角、偏航角+-反馈环节：IMU惯性测量单元、眼睛比较器二、干扰现象及其基本原理（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。给定量控制器执行器控制量被控对象被控量干扰哪来的？制冷技术的起源二、干扰现象及其基本原理（一）加入干扰的开环控制系统

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。青铜冰鉴战国保持低温保温容器冰降温食物等物品容器内实际温度（图片来源于网络）干扰：金属容器（青铜制造）缶盖二、干扰现象及其基本原理（一）加入干扰的开环控制系统

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。柏木冰箱清代保持低温保温容器冰降温食物等物品容器内实际温度干扰：热食、（图片来源于学习强国）温度高的物品（柏木）二、干扰现象及其基本原理（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，容易受环境的影响。给定量控制器执行器控制量被控对象被控量干扰（控制器、执行器等器件稳定性较高）

开环控制系统的干扰因素一般源于外界（环境、人为原因等）。二、干扰现象及其基本原理（一）加入干扰的开环控制系统二、干扰现象及其基本原理

回顾知识：闭环控制系统方框图给定量控制器执行器控制量被控对象+-比较器反馈环节被控量设定温度控制电路压缩机+冷凝器+毛细管+蒸发器制冷剂状态、制冷量冷冻室+冷藏室实际温度+-温控器（图片来源于网络）干扰：打开冰箱、温度高的物品蒸发器青藏高原科考工作二、干扰现象及其基本原理（二）加入干扰的闭环控制系统给定量控制器执行器控制量被控对象被控量干扰+-比较器反馈环节

闭环控制系统的干扰因素往往源于更为复杂的外界环境。二、干扰现象及其基本原理（二）加入干扰的闭环控制系统加入干扰的控制系统方框图给定量控制器执行器控制量被控对象被控量干扰+-比较器反馈环节给定量控制器执行器控制量被控对象被控量干扰加入干扰的闭环控制系统：加入干扰的开环控制系统：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。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给定量控制器执行器控制量被控对象被控量干扰1.提高系统器件的稳定性。（柏木冰箱）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羽毛球落点大脑肢体+羽毛球拍击打羽毛球方向羽毛球羽毛球实际落点干扰：风1.提高系统器件的稳定性。2.尽量降低外界干扰因素的影响。（柏木冰箱）（室内羽毛球运动）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。2.尽量降低外界干扰因素的影响。（柏木冰箱）（室内羽毛球运动）羽毛球落点大脑肢体+羽毛球拍击打羽毛球方向具有一定抗风能力的羽毛球羽毛球实际落点干扰：3级风以上（抗风羽毛球）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。2.尽量降低外界干扰因素的影响。3.改造成为闭环控制系统。（柏木冰箱）（室内羽毛球运动）（抗风羽毛球）（压缩机电冰箱替代了柏木冰箱）2.选择精度更高的检测装置。1.提高系统器件的稳定性。三、克服干扰的基本方法（二）闭环控制系统中克服干扰的方法给定量控制器执行器控制量被控对象被控量干扰+-比较器反馈环节云雀抵御7级大风的能力海拔6000米的飞行高度满足5公斤载荷近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科考飞行机器人“云雀”的技术突破（图片来源于网络）干扰：高原强风、稀薄空气科考飞行机器人“云雀”的技术突破（图片来源于网络）设定飞行姿态

俯仰角、滚转角、偏航角飞控系统+通讯系统动力系统飞行姿态控制量俯仰角、滚转角、偏航角机体实际飞行姿态俯仰角、滚转角、偏航角+-反馈环节：IMU惯性测量单元、视觉传感器、空速传感器、地磁指南针等比较器1.提高系统器件的稳定性。2.选择精度更高的检测装置。三、克服干扰的基本方法（二）闭环控制系统中克服干扰的方法给定量控制器执行器控制量被控对象被控量+-比较器反馈环节四、辩证地看待干扰的影响

干扰的影响是相对的。

当干扰所造成的影响不利于达成我们的预期目标时，我们需要克服干扰；相反，我们则需要利用干扰。四、辩证地看待干扰的影响

干扰的影响是相对的。无人机反制枪课堂小结

高中阶段，同学们完成的每一个作品都是在发展工程思维，挑战的每一个干扰问题都是在提升综合能力。谢谢观看第四节控制中的干扰（答疑）高一—粤教版—通用技术—必修二第四章课堂答疑一

问题一：既然开环控制系统抗干扰能力比较差，那么在方案设计阶段，我们是否需要避免采用开环结构来设计呢？

答案：依据具体项目合理选择控制方式。开关控制电路水量水泵水塔水塔实际水位期望水位开环结构设计的水塔水位控制系统闭环结构设计的水塔水位控制系统

问题一：既然开环控制系统抗干扰能力比较差，那么在方案设计阶段，我们是否需要避免采用开环结构来设计呢？

答案：依据具体项目合理选择控制方式。开环结构设计的水塔水位控制系统闭环结构设计的水塔水位控制系统1.硬件结构相对简单、软件设计也比较简单。1.硬件结构相对复杂了一点，成本也相对高了一些；软件设计也复杂一点。2.维护成本比较低。2.需要由专业人士进行排查和维修，维护成本相对高。课堂答疑二

问题二：如下图所示，如果“干扰”出现在反馈环节，影响了反馈环节的修正能力，那么有什么方法可以克服这样的干扰呢？干扰给定量控制器执行器控制量被控对象被控量+-比较器反馈环节

问题二：如下图所示，如果“干扰”出现在反馈环节，影响了反馈环节的修正能力，那么有什么方法可以克服这样的干扰呢？干扰：水垢

答案：1.定期检查检测装置的工作性能。

问题二：如下图所示，如果“干扰”出现在反馈环节，影响了反馈环节的修正能力，那么有什么方法可以克服这样的干扰呢？

答案：1.定期检查检测装置的工作性能。控制电路

水量比较器水泵水塔水塔实际水位雷达水位计或超声波水位计设定上、下水位+-2.更换环境适应性强的检测装置。课堂答疑三

问题三：高峰期用水对宿舍楼的热水供应系统来说算不算是干扰呢