4.3控制系统的干扰与反馈

第一单元结构与设计闭环控制系统的干扰与反馈干扰因素反馈功能模拟法、黑箱方法闭环控制系统的干扰与反馈想一想：在送乘飞机出行时，为什么不能说祝你一路顺风?课堂导入闭环控制系统的干扰与反馈干扰因素这节课我们就研究研究闭环控制系统的干扰与反馈。闭环控制系统的干扰与反馈案例一：逆风中骑自行车。脚踩的力自行车行使的速度风给定量被控量逆风、顺风、上坡路……闭环控制系统的干扰与反馈一）什么是干扰因素：1.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（interference）因素。闭环控制系统的干扰与反馈马上行动：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。外面热气进入冰箱将会引起箱内温度变化，属于干扰因素。闭环控制系统的干扰与反馈（2）电冰箱所在房间的温度从20℃变到32℃属于干扰因素。（3）把热菜或热饭放入电冰箱中。属于干扰因素。闭环控制系统的干扰与反馈严格说这也会引起环境温度的变化，但这种变化一般有利于冰箱实现目标，不属于干扰因素。（4）在冰箱外放一盆冷水。闭环控制系统的干扰与反馈思考：在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？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系统蔬菜大棚的温度控制

扶梯承载的重力、电机输出电压的波动、齿轮间的摩擦力等。滑轮组的摩擦力、电机电源的波动等、绳子和滑轮，重物的重力。外部环境温度的变化、大棚保温材料的保温性能产生变化等、植物排放的二氧化碳，温室效应。闭环控制系统的干扰与反馈案例分析：

电视机的工作。电视机出现画面紊乱的现象往往是由于受到外界磁场干扰。比如：近距离摆放的电冰箱、空调器、电风扇、日光灯等等。他们就是电视机正常工作的干扰因素。克服这些干扰的办法就是将家用电器远离电视机放置。闭环控制系统的干扰与反馈2.克服干扰的基本方法：A.消除干扰在飞机上不能使用通信工具B.减弱干扰电器在使用时远离其它电子设备C.提高控制系统性能采用闭环控制系统闭环控制系统的干扰与反馈二）反馈1.什么是反馈（feedback）？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）。闭环控制系统的干扰与反馈2.反馈的方式：反馈控制是一种在计划执行一段时间或结束后进行的事后控制，主要为下一步计划的实施总结经验，但它却常常是管理控制工作的主要形式。例如投诉与反馈、留言反馈、意见反馈、环境反馈、教学活动、超市反馈调查表、市场信息反馈系统、工作总结、产品性能检验、现代酒店控制方法等。闭环控制系统的干扰与反馈[游戏]：在黑板上画两张大脸，“四官俱全”，没有眼睛。然后请一个同学上来“填”眼睛，闭着眼睛画，位置不对,也不好看。睁着眼睛画，漂亮。闭环控制系统的干扰与反馈控制过程中，没有反馈环节，不能对控制结果加以修正、调节。是个单程的控制流向。这是开环控制。1.闭着眼睛画：人脑控制手画眼睛：人脑——手——眼睛；闭环控制系统的干扰与反馈2.睁着眼睛画：人脑控制手画眼睛，在此过程中，眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精细的控制手去画好眼睛。控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成了闭合回路。这是闭环控制。闭环控制系统的干扰与反馈马上行动：分析“穿针引线”的动作过程，并补充一个适当的事例填写下表。事例输入检测装置输出“穿针引线”

线的位置人的眼睛线与针孔对准靶的位置(期望值)眼睛飞镖实际投掷的位置投掷飞镖能扑灭蜡烛的机器人打开机器人的开关光敏、力敏传感器找到蜡烛、并将其扑灭电冰箱温控器设定温度温度传感器制冷后冰箱内温度闭环控制系统的干扰与反馈反馈的工作过程：当人打算要拿桌子上的水杯时，人首先要看到自己的手与杯子之间的距离，然后确定自己手的移动方向，手始向水杯移动。同时人的眼睛不停观察手与杯子的距离（该距离就是输入与输出的差值），而人脑（控制器）的作用就是不停控制手移动，以消除这个差值。直到手拿到杯子为止，整个过程也就结束了。从上面的例子可以看出，由（负）反馈形成的偏差是人准确完成拿杯子动作的关键。如果这个差值不能得到的话，整个动作也就没有办法完成了。这就是眼睛失明的人不能拿到杯子的缘故。

[演示]：闭环控制系统的干扰与反馈1.我们学习了干扰与反馈，干扰因素的克服，但有些干扰因素是可以利用的，请查阅资料，了解这方面的情况。2.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摄氏度左右，夏季一般控制在25摄氏度左右，请画出花房的温度控制系统方框图，简要说明它的工作过程。作业第四单元控制与设计闭环控制系统的干扰与反馈干扰因素反馈功能模拟方法、黑箱方法功能模拟方法、黑箱方法课堂导入“斯坦利”无人自动驾驶汽车手动驾驶汽车眼睛大脑手方向盘车的实际行驶方向设定车的行驶方向检测装置控制器执行器方向盘车的实际行驶方向设定车的行驶方向手动驾驶自动动驾驶功能模拟方法、黑箱方法功能模拟方法、黑箱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的方法。功能模拟方法功能模拟方法、黑箱方法据俄罗斯《莫斯科时报》6月10日报道，俄罗斯总统的首席经济顾问达瓦科维奇9日晚上战平国际象棋机器人，比赛结果为1胜1负。达瓦科维奇同时也是俄罗斯国际象棋协会主席，他承认这是他第一次有勇气和机器人比赛。参赛机器人是俄罗斯工程师用最先进的技术制作的，它能用一只长约1米的手臂移动象棋，并同时与3个人比赛。设计师很自信地说，从理论上来说它是无法被击败的。这次机器人同时与达瓦科维奇、国际象棋大师伊戈尔和7岁的象棋女神童阿琳娜一起下5分钟的快棋赛。达瓦科维奇赛前和现场的观众及记者说：”这个机器看起来不像人类，但棋下得比人好。”功能模拟方法、黑箱方法（2）判别下列案例是否涉及到功能模拟方法。

机器人保姆会拉提琴的机器人会骑自行车的机器人功能模拟方法、黑箱方法功能模拟方法、黑箱方法功能模拟方法、黑箱方法把将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断系统内部结构及其功能的方法。黑箱方法功能模拟方法、黑箱方法椰子看、摇、拍嫩或老黑箱控制系统输入输出黑箱功能模拟方法、黑箱方法中医看病功能模拟方法、黑箱方法（1）怎样简单判断一台计算机的性能？功能模拟方法、黑箱方法（2）判别教室中的扩音器的