《闭环控制系统的干扰与反馈》教学课件5.pptVIP

复习与回顾 1、什么是开环控制系统 控制器 输入量 输出量 执行器 被控对象 控制量 2、什么是闭环控制系统 被控对象 控制量 给定量 控制器 被控量 执行器 检测装置 + - 闭环控制系统的干扰与反馈 1、干扰因素 干扰就是对控制系统的行为造成影响的有害的信号及扰动，即除给定量外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。 思考：我们生活中的干扰还有哪些？ 案例1： 在飞机上，使用电子装置可能会干扰飞机的通信、导航、操纵系统，会干扰飞机与在面的无线信号联系，尤其是在升降时，即使这些干扰只造成飞机很小的角度的航向偏离，也可能导致机毁人亡的结果。1999年7月11日，某航班准备在广州白云机场降落时，出现了8度的航迹偏离，机长发现后，立即通知乘务员检查，结果发现有四五位旅客在使用移动电话。乘务员上前制止后才在着陆时恢复了正常航迹。因此在飞机上不能使用手机及其他电子产品。 克服干扰的基本方法 1、消除干扰:如飞机中不能使用通信设备2、减弱干扰:如电器在使用时要远离其他电子设备3、提高控制系统性能:如采用闭环控制系统 　控制系统 　干扰因素 自动扶梯的升降控制系统 　 　蔬菜大棚的温度控制 　 　传送带的速度控制 　 承载的重量、电压的波动 环境温度的变化、材料的保温性能 电机的电压波动、滚轮的摩擦力 案例2： 许宁在上体育课练习立定投篮时，发生了这样的情况：第一次投篮，由于用力太大，篮球碰到篮板后弹了回来，没中；第二次投篮，他吸收了第一次的经验，减小了用力但由于用力过小，篮球没有碰到篮圈。第三次他吸收了前两次的经验，终于投中了。 在这一控制过程中，控制器是大脑、执行器是人的手被控对象是篮球，检测装置是人的眼睛。 被控对象 （篮球） 控制量 篮圈的位置 控制器 (大脑） 篮球实际投掷的位置 执行器 （手） 检测装置 (眼睛） + - 二、反馈 1、什么是反馈 控制系统中，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 。 马上行动： 　事例 输入 检测装置 输出 “穿针引线” 　 　 　 　 针眼的位置 人的眼睛 线与针对齐 2、闭环控制系统的工作过程： 水箱 给定水位 控制器 水箱的水位 伐门 检测装置 (反馈） + - 干扰 进水量 加热炉 设定温度 控制器 炉内温度 加热器 检测装置 (反馈） + - 干扰 温度 加热炉的温度自动控制系统 闭环控制系统的工作过程 从反馈看，闭环控制系统就是指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的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差。 3、闭环控制系统与开环控制系统的比较 　 　 　适用场合 　 　 　结构 　 　 　控制精度 　 　 能否自动调节和补偿 　 　 　 类别 性能特点 开环控制系统 闭环控制系统 否 能 差 好 简单 复杂 稳定场合 相对不稳定 三、控制系统的分析方法 1、功能模拟方法 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 。 飞机模仿飞鸟 卡斯帕罗夫VS“深篮” 功能模拟法为仿生学、人工智能等学科提供了科学方法 1997年5月11日 西瓜含有大量水分及多种人体所需的矿物质。我们去买时怎么挑选 黑箱 西瓜 西瓜的生熟 看纹路、掂重量、 弹声音…… 2、黑箱方法 通过对系统的输入与输出的关系的研究推断系统内部结构和功能的方法，通过观测黑箱外部的输入信息(外界对黑箱的影响)和输出信息(黑箱对外界的反应)研究和认识其功能、特性、结构、机理。 如何差别鸡蛋的生熟 黑箱 鸡蛋 鸡蛋的生熟 摇、转、看…… 补充资料：科学发现与科学方法：黑箱方法 人类认识世界，从事科学研究的时候，常常会遇到这样的情况，有一些我们所要认识或控制的客体，由于种种条件的限制，其内部结构尚不能直接观测，只能从外部去认识，控制论创始人维纳起先称它为“闭盒（Close Box)”，后来艾什比、维纳又称它为“黑箱”（Black Box，又译成“暗盒”)。 控制论黑箱方法一般包括如下的基本原则和步骤： （1）相对孤立的原则，确认黑箱。 （2）观测和主动试验，考察黑箱。 （3）建立模型，阐明黑箱。 马上行动： 　黑箱方法应用的例子 输入　 输出 需要了解的情况 心电图检查 跳动信号 心率波动图 心脏的工作情况 检测计算机的基本性能 运行应用程序 技术参数 基本性能 　 　 　 　 小结 1、干扰对系统的影响，我们应该克服 2、反馈:闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出）的偏差 被控对象 给定量 控制器 输出量 执行器 检测装置 (反馈） + - 干扰 控制量 3、控制系统的分析方法