闭环控制系统的干扰与反馈系统
合集下载
三《闭环控制系统的干扰与反馈》.ppt
抽水马桶就是典型的案例：
请尝试画出抽水 马桶的控制系统 方框图
三、干扰与反馈
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 扰因素。
例如：人在逆风中骑自行车
风
应保持的速度
自行车
行车速度
马上行动
在空调的控制系统中，下列哪些处于 干扰因素？
⑴开门、开窗； ⑵房间里增加人； ⑶打开房间里的吊扇； ⑷房间里的人走动。
比较器 +
-
控制电路 压缩机 温度检测装置
电冰箱
输出 温度
⑶走道路灯的声控系统
声音
声音 传感器
开关信号
开关电路
灯
灯亮
(4)交通路口红绿灯自动控制（根据车 流量大小改变红绿灯时间）系统
设定红 绿灯停 留时间
比较器 +
-
控制 电路
红绿灯 开关 红绿灯 转换器
车流量检测装置
红绿灯 停留时
间
课堂小结
1.闭环控制系统方框图
游泳池水位控制系统的干扰因素
定时器的误差（定时控制系统） 进水阀门水流量的不稳定性
控制系统中，为了克服干扰，保持输出稳 定，需要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，这种比较过程称 为反馈。
闭环控制系统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。
所谓黑箱方法是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。
拍
西瓜
声音
系统的输入
控制 系统
系统的输出
马上行动：列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。
黑箱方法应用的例子 信息学奥赛选手程序
请尝试画出抽水 马桶的控制系统 方框图
三、干扰与反馈
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 扰因素。
例如：人在逆风中骑自行车
风
应保持的速度
自行车
行车速度
马上行动
在空调的控制系统中，下列哪些处于 干扰因素？
⑴开门、开窗； ⑵房间里增加人； ⑶打开房间里的吊扇； ⑷房间里的人走动。
比较器 +
-
控制电路 压缩机 温度检测装置
电冰箱
输出 温度
⑶走道路灯的声控系统
声音
声音 传感器
开关信号
开关电路
灯
灯亮
(4)交通路口红绿灯自动控制（根据车 流量大小改变红绿灯时间）系统
设定红 绿灯停 留时间
比较器 +
-
控制 电路
红绿灯 开关 红绿灯 转换器
车流量检测装置
红绿灯 停留时
间
课堂小结
1.闭环控制系统方框图
游泳池水位控制系统的干扰因素
定时器的误差（定时控制系统） 进水阀门水流量的不稳定性
控制系统中，为了克服干扰，保持输出稳 定，需要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，这种比较过程称 为反馈。
闭环控制系统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。
所谓黑箱方法是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。
拍
西瓜
声音
系统的输入
控制 系统
系统的输出
马上行动：列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。
黑箱方法应用的例子 信息学奥赛选手程序
闭环控制系统的干扰与反馈1
干扰因素的含义： 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因素。
一、干扰因素----练习
P108 马上行动
P109 案例分析——电视机
二、反馈----含义
所谓反馈(feedback)： 是指控制系统中，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。
三、控制方法----黑箱方法
1.你怎样判断西瓜的生与熟？ 2.在古代，没有这些先进的设备，如果某人头很 疼，医生怎么检测他的病？
三、控制方法----黑箱方法
黑箱方法的含义：
指的是当一个系统内部结构不清楚时，利 用外部观察和试验方法，获得系统（即黑箱） 的输入——输出特性；再根据这种信息，在不 打开“黑箱”的情况下，研究其功能和属性， 探索其构造和机理的一种科学方法。
一、干扰因素----投篮
篮圈的位 置
+控对象）
篮球实际投 掷的位置
眼睛 （检测装置）
投篮闭环控制系统方框图
一、干扰因素----投篮
克服风的影响：
顺向风：应减小投掷力量。 逆向风：应增大投掷力量。 侧向风：改变投掷角度。
一、干扰因素----含义
4.3闭环控制系统的干扰与反馈
一、干扰因素----投篮
投篮 许宁在体育课上练习立定投篮时，发生了这样的情况： 第一次投掷，由于用力太大，篮球碰到了篮板上弹了回来，没有 命中。 第二次投掷，他吸取了第一次的经验，减小了用力，但用力过小， 篮球没有碰到篮圈。 第三次投掷，他吸取了前两次投掷的经验，终于投中了。 在这里，可以将人看作控制系统，眼睛把接收到的篮圈位置以及实际 投掷位置等信息输送给大脑，经大脑分析和加工处理后，发出指 令，指挥手投掷篮球，直到投篮命中。 1、请判断以上过程是开环，还是闭环控制？ 2、画出系统的方框图。 3、如果有风，请判断风可能对投篮产生的影响，及克服方法。
一、干扰因素----练习
P108 马上行动
P109 案例分析——电视机
二、反馈----含义
所谓反馈(feedback)： 是指控制系统中，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。
三、控制方法----黑箱方法
1.你怎样判断西瓜的生与熟？ 2.在古代，没有这些先进的设备，如果某人头很 疼，医生怎么检测他的病？
三、控制方法----黑箱方法
黑箱方法的含义：
指的是当一个系统内部结构不清楚时，利 用外部观察和试验方法，获得系统（即黑箱） 的输入——输出特性；再根据这种信息，在不 打开“黑箱”的情况下，研究其功能和属性， 探索其构造和机理的一种科学方法。
一、干扰因素----投篮
篮圈的位 置
+控对象）
篮球实际投 掷的位置
眼睛 （检测装置）
投篮闭环控制系统方框图
一、干扰因素----投篮
克服风的影响：
顺向风：应减小投掷力量。 逆向风：应增大投掷力量。 侧向风：改变投掷角度。
一、干扰因素----含义
4.3闭环控制系统的干扰与反馈
一、干扰因素----投篮
投篮 许宁在体育课上练习立定投篮时，发生了这样的情况： 第一次投掷，由于用力太大，篮球碰到了篮板上弹了回来，没有 命中。 第二次投掷，他吸取了第一次的经验，减小了用力，但用力过小， 篮球没有碰到篮圈。 第三次投掷，他吸取了前两次投掷的经验，终于投中了。 在这里，可以将人看作控制系统，眼睛把接收到的篮圈位置以及实际 投掷位置等信息输送给大脑，经大脑分析和加工处理后，发出指 令，指挥手投掷篮球，直到投篮命中。 1、请判断以上过程是开环，还是闭环控制？ 2、画出系统的方框图。 3、如果有风，请判断风可能对投篮产生的影响，及克服方法。
闭环控制系统的干扰与反馈.pptx
控制论
1
控制论的技术思想和方法：
1.反馈方法 2.功能模拟方法 3.黑箱方法
2
是通过对输出的检测来调整过程，从而 获得更为理想结果的思想和方法。
举例
Байду номын сангаас
手动驾驶汽车
3
设定车的行驶方向
大脑
手 眼睛
方向盘 车的实际行驶方向
根据车的实际方向调整车的实际位置，从而 使车朝预定方向行驶。
4
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，就是功 能模拟法。
判断生熟鸡蛋 摇、转、看 生或熟 旋转速度
中医诊断病情
望、闻、问、切 是否健康
气色、舌苔、 脉搏等
B超探测胎儿性别
了解计算机的 基本性能
B型超声波
运行应用 程序
胎儿性别
计算机的 反应
超声图象
计算机基本 性能的好坏
15
控制论的技术思想和方法：
反馈方法
是通过对结果的检测来调整过程从而获得更为理想 结果的思想和方法。
7
驾驶控制系统方框图
设定车的行驶方向
大脑
手
方向盘 车的实际行驶方向
眼睛
手动驾驶
设定车的行驶方向
控制器
执行器 检测装置
自动驾驶
方向盘 车的实际行驶方向
8
判别下列案例是否涉及到功能模拟方法：
会骑自行车的机器人
会拉提琴的机器人
机器人保姆
9
危险环境中要人实现一些特殊操作，但特危险怎么办？
10
黑箱方法
功能、行为
模型 （相似性）
原型
5
功能模拟方法
比较加热炉温度自动控制系统与手动控制系统，我们发现， 控制器代替人脑实现了温度控制的功能，执行器代替人手实现 了调压的功能，检测装置代替了人眼实现了检测温度值的功能。
1
控制论的技术思想和方法：
1.反馈方法 2.功能模拟方法 3.黑箱方法
2
是通过对输出的检测来调整过程，从而 获得更为理想结果的思想和方法。
举例
Байду номын сангаас
手动驾驶汽车
3
设定车的行驶方向
大脑
手 眼睛
方向盘 车的实际行驶方向
根据车的实际方向调整车的实际位置，从而 使车朝预定方向行驶。
4
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，就是功 能模拟法。
判断生熟鸡蛋 摇、转、看 生或熟 旋转速度
中医诊断病情
望、闻、问、切 是否健康
气色、舌苔、 脉搏等
B超探测胎儿性别
了解计算机的 基本性能
B型超声波
运行应用 程序
胎儿性别
计算机的 反应
超声图象
计算机基本 性能的好坏
15
控制论的技术思想和方法：
反馈方法
是通过对结果的检测来调整过程从而获得更为理想 结果的思想和方法。
7
驾驶控制系统方框图
设定车的行驶方向
大脑
手
方向盘 车的实际行驶方向
眼睛
手动驾驶
设定车的行驶方向
控制器
执行器 检测装置
自动驾驶
方向盘 车的实际行驶方向
8
判别下列案例是否涉及到功能模拟方法：
会骑自行车的机器人
会拉提琴的机器人
机器人保姆
9
危险环境中要人实现一些特殊操作，但特危险怎么办？
10
黑箱方法
功能、行为
模型 （相似性）
原型
5
功能模拟方法
比较加热炉温度自动控制系统与手动控制系统，我们发现， 控制器代替人脑实现了温度控制的功能，执行器代替人手实现 了调压的功能，检测装置代替了人眼实现了检测温度值的功能。
干扰与反馈：闭环控制系统的干扰与反馈PPT课件
系统控制的 目的
控制温度
输入量
输出量
给定温度 电冰箱实际温度
该系统是如何实现温度的自动控制的？
感温包不断地感测电冰箱内的工作
温度，并将温度信号及时反馈为传动膜
片的伸与缩的动作，改变活动触点的位
置，进而改变压缩机的工作状态。
.
16
给定 + 温度
-
主弹簧及 连接杆
(控制器)
活动触 点
(执行器)
电冰箱 实际 (被控对象) 温度
外部环境的变化、 大棚保温材料的保 温性能等
.
5
干扰因素是否一无是处？
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。 例如：在军事演习中，红方利用一定 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。
.
6
这些都是有意对控制系统施加干扰，使 控制系统无法达到控制的目标。
.
22
1、克服干扰的基本方法不包括： A、减弱干扰 B、提高系统性能 C、增强对干扰的控制 D、消除干扰
.
23
2、在空调器的温度控制系统中，下列不属 于影响其温度控制的干扰因素是（） A、打开门窗 B、空调器所在的房间温度由20。C变为32 。C C、房屋的格局 D、房间内人数增加。
.
24
3、家用冰箱的温控系统采用闭环控制。为了 进一步提高其抗干扰的性能，设计中采取 的措施是（ ）
感温包、膜盒、 传动膜片
（检测、反馈）
反. 馈
17
由于某种干扰因素的存在，系统的 被控量偏离给定值时，闭环控制系统 中的反馈环节能及时检测出被控量的 值，并迅速反馈到输入端，与给定值 进行比较，控制器根据比较得到的变 差信号进行调节，从而使系统的被控 量接近给定值，达到精确控制的目的 。
闭环控制系统的干扰与反馈
42-32
三、功能模拟法
功能模拟是指在没有搞清楚或不可能搞清楚 某系统原型的内部结构条件下用一个与它的内部 结构不同的模型来实现与原型相似的功能。简而 言之，功能模拟法就是用用模型来实现一定功能 和行为的方法
功能模拟方法是由美国数学家维纳提出的，揭示了机 器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律。 功能模拟法为仿生学、人工智能等学科提供了科学方法。
干扰因素
承载的重量、电压的波动 滑轮组的摩擦力等
环境温度的变化、材料的保温性能
42-11
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。 电视机最忌磁场干扰，电冰箱，空 调器,电风扇、日光灯等家用电器所形成 的磁场，就是电视机正常工作时的干扰 因素。从而导致电视机的图像出现抖动， 波纹等现象。 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。
设定温度
热量
控制器
比较器
加热器
加热炉
实际 温度
热电偶
42-29
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？
闭环控制系统受影响较小，因为闭环控制系 统能不断修正控制效果。
闭环控制系统比开环控制系统具有更好的抗干扰能力， 那么是否都应该用闭环控制代替开环控制？ 是否采用闭环控制主要看对控制系统的要求（如成 本、控制要求）。
执行器
42-15
姚明在练习立定投篮时， 发生了这样的情况：
第一次投掷，由于用力太大，篮 球碰到篮板上弹了回来，没有命 中。 第二持投掷，他吸取了第一次的 经验，减小了用力，但由于用力 过小，篮球没有碰到篮圈。
第三次投掷，他吸取了前两次的 经验，终于投中了。
闭环控制系统的干扰与反馈
课堂小结
干扰 因素 反馈
除输入量（给定值）以外，引起被控值变化的各种因 素称为干扰因素。有的干扰因素是可被利用的。 在自动控制中，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。
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。
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。
会拉提琴的机器人
机器人保姆
游戏
准备一个本身有色的杯子。让一 个同学来感觉一下杯子是空的还是装 满水的。
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。
看、摇、拍
杯子
黑箱
空或满
输入
控制系统
黑 箱
输出
中医看 病
（2）判别扩音器的扩音是否正常？
在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？
控制系统 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 干扰因素
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。
干扰因素
反馈
功能模拟法 黑箱方法
什么是干扰因素？ 请看课本P.108页
案例一：逆风中骑自行车。
脚踩的力
给定量
自行车
行使的速 度 被控量
Байду номын сангаас
风
逆风、顺风、上坡路……
一）什么是干扰因素：
(公开课1)闭环控制系统的干扰与反馈
讨论：干扰是否都是有害的？
取杯游戏
准备：两个水杯，一个编号为1，一个 编号为2。 要求：叫两个同学将眼睛捂上。 1号同 学取到2号杯， 2号同学取到1号杯。
杯子 形状
＋ －
大脑（控 制器）
手（执行 器）
摩
杯子（被控对 象）
形状
触觉（检测装置）
1. 反馈的定义？(P.110)
请阅读案例(P.110)电冰箱的温度控制
设定 温度
电冰箱 温度
＋ －
主弹簧及 连接杆 （控制器）
活动触点 （执行器）
压缩机、电冰 箱（被控对象）
感温包、膜盒、传 动膜片（检测反馈）
2.反馈法：
利用反馈来分析和处理被控对 象，通过系统的输出来调整系统的 行为，使系统沿着预期的目标运行 的方法，称为反馈方法。
课堂小结
除输入量（给定值）以外，引起 干扰 被控值变化的各种因素称为干扰 因素 因素。有的干扰因素是可被利用 的。
案例（P.109） 电视机
看电视时是否出现图像闪烁或画面紊乱 的现象？
可能原因是什么？ 如何克服？
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。
克服干扰的基本办法：
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
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。
眼睛
打开机器人 光敏、力敏 传感器 的开关 温控器设定 温度 温的温度冬季一般 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。
闭环控制系统的干扰与反馈教案
一、教案基本信息教案名称：闭环控制系统的干扰与反馈教案课时安排：2课时（90分钟）教学目标：1. 让学生理解闭环控制系统的概念及其基本组成部分。
2. 让学生了解干扰在闭环控制系统中的影响。
3. 让学生掌握反馈在闭环控制系统中的应用和作用。
4. 培养学生分析和解决闭环控制系统问题的能力。
教学重点：1. 闭环控制系统的概念及其基本组成部分。
2. 干扰在闭环控制系统中的影响。
3. 反馈在闭环控制系统中的应用和作用。
教学难点：1. 闭环控制系统中干扰的分析和处理。
2. 反馈机制的设计和优化。
教学准备：1. 教学PPT。
2. 相关教学案例或实例。
3. 闭环控制系统仿真软件（可选）。
教学过程：第一课时：一、导入（10分钟）1. 引导学生回顾控制系统的相关知识，如开环控制系统和闭环控制系统。
2. 提问：什么是闭环控制系统？它有哪些基本组成部分？二、讲解闭环控制系统的基本组成部分（20分钟）1. 讲解闭环控制系统的基本组成部分，包括控制器、执行器、传感器和被控对象。
2. 强调闭环控制系统相较于开环控制系统的优势。
三、分析干扰在闭环控制系统中的影响（25分钟）1. 讲解干扰的定义和类型。
2. 分析干扰对闭环控制系统的影响，如降低系统稳定性和准确性。
3. 举例说明常见干扰及其对闭环控制系统的影响。
四、案例分析（20分钟）1. 提供几个闭环控制系统的实际案例，让学生分析其中的干扰因素。
2. 引导学生思考如何减小或消除干扰对闭环控制系统的影响。
第二课时：一、讲解反馈在闭环控制系统中的应用和作用（20分钟）1. 讲解反馈机制的定义和作用。
2. 强调反馈在提高闭环控制系统稳定性和准确性中的重要性。
二、分析反馈mechanisms design（25分钟）1. 讲解反馈mechanisms design的基本原则和方法。
2. 分析不同的反馈mechanisms design在闭环控制系统中的应用。
3. 举例说明反馈mechanisms design对闭环控制系统性能的影响。
闭环控制系统的干扰与反馈 (1)
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
分析影响控制系统 运行的干扰因素的注意事项 1．干 扰既存在于 闭环控制系统 中，也存在于 开环控制系统 中。 2．干 扰因素通常 作用在被控对 象上，其作用 是使被控量偏 离给定值。 3．通 常控制系统 中的干扰因素 不止一个，因 此必须对可能 存在的干扰进行全 面的调查和分析。但并非所有干扰都需要 采取抗干扰措施来 克服，因为任何抗干扰措施的实现，都意 味着系统结构的复 杂和成本的增加。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
5．功能模拟方法和黑箱方法 (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。例如：上海世博会 上的引路机器人，该机器人能够模仿人体的功能进行引路。 (2)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，进而推断出系统内部结构及其功能的方 法。例如：工程师为了判断汽车减速器的内部故障，通常会 转动输入轴，根据发出的声音来判断故障。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
3．闭环控制系统中反馈环节的作用 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，从而减少输出量的偏差，稳定输出量。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
4．闭环控制系统的 工作过程 (1)闭环控制系 统的核心是 通过 _反__馈___来减 少被控制量 (输出 量 )的偏差。 (2)工作 过程： ①由于干扰因素的 存在，系统的被控量偏离给定量； ②闭环控制系统中 的反馈环节能及时检测出被控量的值，并 迅速反馈到输入端 ，与给定量进行比较； ③控制器根据比较 得到的偏差信号进行调节，从而使系统的 被控量接近给定量 ，达到精确控制的目的。
栏目 导引
量、进水的流量、进水的温度都会造成燃气热水器出水温度
必修2 技术与设计 2
分析影响控制系统 运行的干扰因素的注意事项 1．干 扰既存在于 闭环控制系统 中，也存在于 开环控制系统 中。 2．干 扰因素通常 作用在被控对 象上，其作用 是使被控量偏 离给定值。 3．通 常控制系统 中的干扰因素 不止一个，因 此必须对可能 存在的干扰进行全 面的调查和分析。但并非所有干扰都需要 采取抗干扰措施来 克服，因为任何抗干扰措施的实现，都意 味着系统结构的复 杂和成本的增加。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
5．功能模拟方法和黑箱方法 (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。例如：上海世博会 上的引路机器人，该机器人能够模仿人体的功能进行引路。 (2)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，进而推断出系统内部结构及其功能的方 法。例如：工程师为了判断汽车减速器的内部故障，通常会 转动输入轴，根据发出的声音来判断故障。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
3．闭环控制系统中反馈环节的作用 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，从而减少输出量的偏差，稳定输出量。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
4．闭环控制系统的 工作过程 (1)闭环控制系 统的核心是 通过 _反__馈___来减 少被控制量 (输出 量 )的偏差。 (2)工作 过程： ①由于干扰因素的 存在，系统的被控量偏离给定量； ②闭环控制系统中 的反馈环节能及时检测出被控量的值，并 迅速反馈到输入端 ，与给定量进行比较； ③控制器根据比较 得到的偏差信号进行调节，从而使系统的 被控量接近给定量 ，达到精确控制的目的。
栏目 导引
量、进水的流量、进水的温度都会造成燃气热水器出水温度
闭环控制系统的干扰与反馈优秀课件
系统的成本分析
控制系统的 设计
实施控制系统所需 的设备、元件等
分析主要的 干扰因素
。。。 。。。
控制系统的设计一般步骤
① 设计分析：判断开环还是闭环；分析被控对象、被控量 、控制量、执行器、控制器、检测装置、干扰因素等
② 控制过程 ③ 写出方框图。
例：抽水马桶水箱的自动控制系统设计： A 设计分析：被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水 箱水位的高度，控制量是进水管的进水量，执行器是进水阀门， 控制器是杠杆装置，检测装置是浮球，主要干扰因素是出水量。 B 控制过程：拨动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同 时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。 C 方框图：
卡斯帕罗夫VS“深篮”
1997年5月11日 例如：在国际象棋的人机对弈中，计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能，能 模拟棋手的思维与人下棋。功能模拟法为仿生学、人工智能等学科提供了科学方 法。
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？
看纹路、掂重量、
弹声音……
西瓜
黑箱
西瓜的 生熟
有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车 行驶速度的变化的自然风等；
有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航 信号的手机信号等。
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 地面的无线信号联系，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。
控制系统的 设计
实施控制系统所需 的设备、元件等
分析主要的 干扰因素
。。。 。。。
控制系统的设计一般步骤
① 设计分析：判断开环还是闭环；分析被控对象、被控量 、控制量、执行器、控制器、检测装置、干扰因素等
② 控制过程 ③ 写出方框图。
例：抽水马桶水箱的自动控制系统设计： A 设计分析：被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水 箱水位的高度，控制量是进水管的进水量，执行器是进水阀门， 控制器是杠杆装置，检测装置是浮球，主要干扰因素是出水量。 B 控制过程：拨动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同 时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。 C 方框图：
卡斯帕罗夫VS“深篮”
1997年5月11日 例如：在国际象棋的人机对弈中，计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能，能 模拟棋手的思维与人下棋。功能模拟法为仿生学、人工智能等学科提供了科学方 法。
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？
看纹路、掂重量、
弹声音……
西瓜
黑箱
西瓜的 生熟
有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车 行驶速度的变化的自然风等；
有的干扰因素是人为原因所致，如影响飞机导航 信号的手机信号等。
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 地面的无线信号联系，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。
闭环控制系统的干扰与反馈
劳斯-赫尔维茨判据
通过计算系统的传递函数的极点和零点，判断系统的稳定性和稳定裕度，稳定裕度越大 ，系统抗干扰能力越强。
奈奎斯特判据
通过分析系统的频率响应特性，判断系统是否稳定以及稳定裕度的大小，对于具有频率 响应特性的控制系统，奈奎斯特判据是一种常用的稳定性判据。
根轨迹法
通过绘制系统的极点轨迹图，分析系统极点的分布和移动情况，从而判断系统的稳定性 和动态性能。
闭环控制系统的发展趋势与挑战
发展趋势
随着技术的发展，闭环控制系统正朝 着智能化、网络化、集成化的方向发 展，进一步提高系统的自动化和可靠 性。
挑战
随着系统复杂性的增加，如何保证系 统的稳定性和可靠性成为闭环控制系 统面临的重要挑战。同时，如何降低 系统的成本和提高易用性也是未来发 展的重要方向。
THANK YOU
来源
干扰可以来自系统内部或外部，如机 械系统中的振动、电气系统中的电源 波动等。
干扰对系统性能的影响
稳定性
干扰可能导致系统失稳，影响系统的正常工作。
控制精度
干扰可能导致系统控制精度下降，影响系统的输 出性能。
动态响应
干扰可能影响系统的动态响应，使系统达到目标 值的时间变长或产生超调。
干扰抑制的方法与技术
提高闭环控制系统稳定性的方法
增加阻尼比
通过增加系统的阻尼比，提高系 统的阻尼性能，使系统更快地收 敛到平衡状态。
优化控制参数
通过调整控制器的参数，改善系 统的动态性能和稳定性，使系统 更好地抵抗外部干扰。
采用更稳定的执行
机构
采用更加稳定的执行机构，可以 减小执行机构的非线性、时延等 因素对系统稳定性的影响。
稳定性分析的基本概念
平衡状态
通过计算系统的传递函数的极点和零点，判断系统的稳定性和稳定裕度，稳定裕度越大 ，系统抗干扰能力越强。
奈奎斯特判据
通过分析系统的频率响应特性，判断系统是否稳定以及稳定裕度的大小，对于具有频率 响应特性的控制系统，奈奎斯特判据是一种常用的稳定性判据。
根轨迹法
通过绘制系统的极点轨迹图，分析系统极点的分布和移动情况，从而判断系统的稳定性 和动态性能。
闭环控制系统的发展趋势与挑战
发展趋势
随着技术的发展，闭环控制系统正朝 着智能化、网络化、集成化的方向发 展，进一步提高系统的自动化和可靠 性。
挑战
随着系统复杂性的增加，如何保证系 统的稳定性和可靠性成为闭环控制系 统面临的重要挑战。同时，如何降低 系统的成本和提高易用性也是未来发 展的重要方向。
THANK YOU
来源
干扰可以来自系统内部或外部，如机 械系统中的振动、电气系统中的电源 波动等。
干扰对系统性能的影响
稳定性
干扰可能导致系统失稳，影响系统的正常工作。
控制精度
干扰可能导致系统控制精度下降，影响系统的输 出性能。
动态响应
干扰可能影响系统的动态响应，使系统达到目标 值的时间变长或产生超调。
干扰抑制的方法与技术
提高闭环控制系统稳定性的方法
增加阻尼比
通过增加系统的阻尼比，提高系 统的阻尼性能，使系统更快地收 敛到平衡状态。
优化控制参数
通过调整控制器的参数，改善系 统的动态性能和稳定性，使系统 更好地抵抗外部干扰。
采用更稳定的执行
机构
采用更加稳定的执行机构，可以 减小执行机构的非线性、时延等 因素对系统稳定性的影响。
稳定性分析的基本概念
平衡状态
闭环控制系统的干扰与反馈
振荡。
反馈对系统性能的影响
要点一
总结词
反馈对闭环控制系统性能具有重要影响。适当的负反馈可 以改善系统跟踪性能、提高系统稳定性和减小误差，而正 反馈则可能导致系统不稳定或产生振荡。
要点二
详细描述
在负反馈情况下，系统能够更好地跟踪设定值，减小跟踪 误差，提高系统的稳定性和精度。此外，负反馈还可以抑 制外部干扰对系统的影响。然而，正反馈可能导致系统对 外部干扰的放大效应，使系统变得不稳定，甚至产生振荡 。因此，在闭环控制系统设计过程中，应充分考虑负反馈 的作用，避免不适当的正反馈。
系统性能
如响应速度、超调量、调节时间等，与稳定性密切相关。稳定性好的系统通常 具有较好的动态性能和较快的响应速度。
提高闭环控制系统稳定性的方法
优化控制算法
选择合适的控制算法，如PID控制 器、模糊控制器等，可以提高系 统的稳定性和动态性能。
增加阻尼环节
在系统中增加阻尼环节，如积分环 节、微分环节等，可以增加系统的 阻尼效应，提高系统的稳定性。
火箭推进控制
在火箭发射中，闭环控制系统用于控制推进剂的注入和燃烧，确保 火箭按预定轨迹发射和精确入轨。
智能家居领域的应用
1 2
智能空调系统
通过闭环控制系统，智能空调能够根据室内温度 和湿度进行自动调节，提供舒适的居住环境。
智能照明系统
闭环控制系统用于控制室内照明亮度、色温和光 线方向等，实现个性化的照明体验。
04
闭环控制系统的稳定性分 析
稳定性分析的基本概念
平衡状态
01
指系统在没有受到任何外部干扰时所处的状态。
稳定性
02
指系统受到外部干扰后，能够通过自身调节恢复到平衡状态的
能力。
反馈对系统性能的影响
要点一
总结词
反馈对闭环控制系统性能具有重要影响。适当的负反馈可 以改善系统跟踪性能、提高系统稳定性和减小误差，而正 反馈则可能导致系统不稳定或产生振荡。
要点二
详细描述
在负反馈情况下，系统能够更好地跟踪设定值，减小跟踪 误差，提高系统的稳定性和精度。此外，负反馈还可以抑 制外部干扰对系统的影响。然而，正反馈可能导致系统对 外部干扰的放大效应，使系统变得不稳定，甚至产生振荡 。因此，在闭环控制系统设计过程中，应充分考虑负反馈 的作用，避免不适当的正反馈。
系统性能
如响应速度、超调量、调节时间等，与稳定性密切相关。稳定性好的系统通常 具有较好的动态性能和较快的响应速度。
提高闭环控制系统稳定性的方法
优化控制算法
选择合适的控制算法，如PID控制 器、模糊控制器等，可以提高系 统的稳定性和动态性能。
增加阻尼环节
在系统中增加阻尼环节，如积分环 节、微分环节等，可以增加系统的 阻尼效应，提高系统的稳定性。
火箭推进控制
在火箭发射中，闭环控制系统用于控制推进剂的注入和燃烧，确保 火箭按预定轨迹发射和精确入轨。
智能家居领域的应用
1 2
智能空调系统
通过闭环控制系统，智能空调能够根据室内温度 和湿度进行自动调节，提供舒适的居住环境。
智能照明系统
闭环控制系统用于控制室内照明亮度、色温和光 线方向等，实现个性化的照明体验。
04
闭环控制系统的稳定性分 析
稳定性分析的基本概念
平衡状态
01
指系统在没有受到任何外部干扰时所处的状态。
稳定性
02
指系统受到外部干扰后，能够通过自身调节恢复到平衡状态的
能力。
4.3闭环控制系统的干扰与反馈
•2.反馈方法 •利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来 调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法。
事例
输入
检测装置 人的眼睛
输出 线与针孔对准
“穿针引线” 线的位置
投掷飞镖
靶的位置 (期望值)
眼睛
飞镖实际投掷 的位置
五、 闭环控制系统的工作过程 •闭环控制系统就是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。
•核心：通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。
•在加热锅炉的温度控制系统中，可能有干扰因素：加 热炉外的环境温度变化、加热器的电压波动等 •系统如何克服干扰使炉温稳定在给定范围内？通过热 电偶检测炉内的温度值，并与给定的温度值进行比较， 将偏差传给控制器进行控制。
六、控制系统的分析方法 1. 功能模型法 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 。 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。
黑箱方法应用 输入 的例子
观察计算机的 运行应用 基本性能 程序 测定钢材的硬 技术试验 度
输出
需要了解的 情况
计算机的基 本性能
计算机的反 应 钢的性能情 况
钢的硬度
选购电视机
图像、声 音、外壳
清晰度、散 热的情况
电视好坏
案例分析： 汽车驾驶： 1、控制系统的克服措施： 刹车、转向、鸣喇叭； 2、针对干扰源的措施： 加强国民交通意识； 3、管理措施： 交通部门设立道路隔离带、交通法加重对违章的处 罚； 轮船行使： 1、环境因素： 选择风平浪静的天气； 2、轮船本身设计： 改变轮船的长宽比、 增加减摇鳍、 船艏设计；
(公开课2)闭环控制系统的干扰与反馈
空或满
输入
控制系统
黑箱
输出
中 医 看 病
（2）判别扩音器的扩音是否正常？
课堂小结
干扰 因素 反馈
除输入量（给定值）以外，引起被控值变化的各种因 素称为干扰因素。有的干扰因素是可被利用的。 在自动控制中，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。
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。
会骑自行车的机器人
会拉提琴的机器人
机器人保姆
游戏
准备一个本身有色的杯子。让一 个同学来感觉一下杯子是空的还是装 满水的。
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。
看、摇、拍
杯子
黑箱
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。
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。
马上行动
列举黑箱法应用的案例。
事例 输入 输出 需要了解的情况
教材第116页的“马上行 动”。
设定车 的行驶 方向
大脑
手
眼睛
手动驾驶
方向盘 车的实际方向
设定车 的行驶 方向
控制器
执行器 检测装置
自动动驾驶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
方向盘
车的实际方向
设定车 的行驶 方向
大脑
手
眼睛
手动驾驶
方向盘 车的实际方向
设定车 的行驶 方向
控制器
执行器 检测装置
自动动驾驶
方向盘
车的实际方向
功能模拟方法
闭环控制系统的干扰与反馈
三闭环控制系统的干扰与反馈学习目标节次考试内容考核要求考试属性闭环控制系统的干扰与反馈①反馈的含义必考＋加试b②简单控制系统运行的主要干扰因素c③闭环控制系统中反馈环节的作用b④闭环控制系统的工作过程 b⑤功能模拟方法和黑箱方法 a一、干扰因素1．定义：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因素。
干扰不仅是外界对控制系统的影响，同时也包括控制系统内部对控制的影响。
2．来源问题。
有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致。
3．数量问题。
在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。
4．处理问题。
控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。
5．利用问题。
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。
二、反馈1．反馈的含义自动控制系统中，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称为反馈。
2．反馈方法：利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法。
3．闭环控制系统中反馈环节的作用将输出量通过适当的检测装置，返回到输入端并与输入量(给定值)进行比较，从而减少输出量的偏差，使系统的被控量控制在给定值附近。
系统的输出量返回输入端参与整个控制过程，即系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，其核心是通过反馈减少输出量的偏差。
4．闭环控制系统的工作过程当干扰因素作用在闭环控制系统上时，会引起系统输出量(被控量)偏离给定值；此时闭环控制系统中的检测装置能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较；然后控制器根据比较得到偏差信号控制执行器工作，执行器得到指令后直接控制被控对象进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。
5．开环控制系统与闭环控制系统的比较开环控制系统闭环控制系统能否自动调整和补偿不能能控制精度相对低相对高结构相对简单相对复杂适用场合控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合要求高精度和高可靠性的场合三、功能模拟方法功能模拟方法就是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。
闭环控制系统的干扰和反馈课件
系统性能评估的指标和方法
稳态误差
衡量系统对设定值的跟踪能力， 计算方法为设定值与系统输出之
差。
动态响应
评估系统对输入信号的响应速度 和超调量，通过阶跃响应和脉冲
响应等方法进行测试。
鲁棒性
衡量系统在存在不确定性和干扰 时的性能表现，通过在系统中加
入噪声信号进行测试。
系统性能优化的方法和技术
控制器设计
系统调试和优化
在实际应用中，需要对系统进 行调试和优化，以实现更好的
控制效果。
04
闭环控制系统的稳定性分 析
系统稳定性的定义和判定方法
定义
系统稳定性是指系统在受到扰动后，能够恢复到原始状态的能力。
判定方法
通过分析系统的极点和零点，判断系统的稳定性。如果系统的所有极点都位于 复平面的左半部分，则系统是稳定的。
闭环控制系统稳定性的影响因素
系统参数
系统参数的选择对稳定性有很大 影响。例如，增益、时间常数等 参数的变化会影响系统的稳定性
。
外部干扰
外部干扰是影响系统稳定性的重要 因素。如果外部干扰过大，系统可 能无法保持稳定。
内部噪声
内部噪声对系统稳定性的影响也不 可忽视。例如，传感器噪声、电路 噪声等都可能影响系统的稳定性。
02
干扰对闭环控制系统的影 响
干扰的定义和来源
定义
干扰是指对系统正常信号的扰动 或破坏，导致系统性能下降或失 稳。
来源
外部环境、设备内部、信号传输 等。
干扰对系统性能的影响
稳定性
响应速度
干扰可能导致系统失稳，影响系统的 正常工作。
干扰可能影响系统的响应速度，使系 统反应变慢。
精度
干扰可能导致系统输出精度下降，影 响控制效果。
高中通用技术第四单元 第三节《闭环控制系统的干扰与反馈》 教案.doc
高中通用技术技术与设计2 (苏教版)
第四单元控制与设计
第三节闭环控制系统的干扰和反馈
教材分析
一、教材分析：
（一）本节内容的地位、作用：
本节内容是苏教版《技术与设计2》第四单元第三节闭环控制系统的干扰与反馈。
本节是在学生对控制的系统有一定认识的基础上具体的阐述闭环控制系统的干扰与反馈的辩证关系，是控制系统的具体应用章节，是本单元的一个重点，也是一个难点。
本节内容为后面的第四节控制系统的设计与实施奠定了理论基础。
（二）本节内容分析：
本单元在开环控制系统之后给出闭环控制系统，这就自然地引出对干扰因素的分析和反馈环节的理解。
本节内容由“干扰因素、反馈、功能模拟方法、黑箱方法”四部分组成，是学生理解控制系统的重点和难点，其中干扰因素和反馈是闭环控制系统的两个重要核心概念，并通过大量的实例和现象，深入浅出、通俗易懂的向学生介绍功能模拟方法和黑箱方法。
本节主要通过大量典型案例的分析，提升学生对技术的认识，有利于发展学生良好的逻辑思维品质。
二、课标中对内容标准的有关要求：
（一）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（二）针对简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。
（三）针对简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。
（四）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
三、课时安排：3课时
用心爱心专心。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
视力保护提醒器利用了反馈原理，可用于提示 学生用眼卫生。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
② 闭环控制系统的工作过程
从反馈来看，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（输出量）的偏差。
闭环控制系统的干扰与控反制馈系系统 统中的应用
1. 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。
在日常生活中，干扰（interference）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，人就需要用 力蹬车，以克服这一干扰；在飞机飞行过程中，手 机信号对导航信号构成干扰，直接影响飞行安全， 所以乘客必须关闭手机。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
生活中哪些干扰因素是可 P109 以利用的？如何进行利用？ 答：电磁波干扰信号。用来屏蔽手机信 号,从而防止考试作弊。
辩论:
如何看待控制系统中的干扰因素，请 进行以下辩论。
正方：干扰因素都是需要克服的。
反方：干扰因闭环控素制系有统的干时扰与也反馈系可统 以被利用。
2. 反馈
反馈方法
利用反馈来分析和处理被控对象，通过 系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着 预期的目标运行的方法，称为反馈方法。
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，这就是运动反馈方法实现自动控制的结果。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
分析花房恒温自动控制的工作
P111 过程，并再补充一个闭环自动控
制的事例填写下表。
自动控制系 统
输入量
检测装置
输出量
花房恒温自动控 制
设定的温度
温度传感器
花房的温度
投掷飞镖
靶的位置 (期望值)
人的眼睛
闭环控制系统的干扰与反馈系统
飞镖实际投 掷的位置
P111 视力保护提醒器报警试验
试验目的：通过视力保护提醒器报警试验理解反馈 的原理。
滑轮组的摩擦力
大棚外的环境温度变化， 蔬菜大棚的温度控制 大棚保温材料的保温性能
发生改变
闭环控制系统的干扰与反馈系统
109
电视机
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。
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。
把做好的视力保护提醒器与台灯同放在一个桌面上，通过可调光旋
钮或跳高台灯灯泡与桌面的距离，将台灯的光线逐渐调暗，是光线渐渐
减弱，观察视力保护提醒器，直到它报警。
用同样的方法将台灯调亮，使光线渐渐增强，观察视力保护提醒器，
直到它报警。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
试验总结：
在视力保护提醒器内部已经设定两个可变电阻 的阻值，分别对应着强光和弱光报警的上、下限电 流值，这相当于一个已知的输入信号。当台灯光线 的输出信号通过光敏电阻反馈到视力保护提醒器内， 电路电流值与上、下限电流值比较，当电流值在这 两者之间时，电路不报警；当光线过暗或过强，提 醒器就报警，提醒人们电灯的光线过暗或过亮，人 们再根据这一提示调节可变电阻值，从而调整光线 的亮度。
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，闭使环控室制系温统的保干扰持与反稳馈系定统 。
在电冰箱的温度控
P108 制系统中，下列情况是 否属于影响其温度控制
风
应保持的速度
自行车
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
闭环控制系统的干扰与反馈系统
行车速度
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变化的自然风雨等；
有的干扰因素是人为原因所致，如影响 飞机导航信号的手机信号等。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
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扰因素。
①什么是反馈？
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，就是反馈 （feedback）。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
110
电冰箱的温度控制
﹢ 设定 比较器
温度
×
﹣
主弹簧 及连接
杆
制冷量
活动
压缩机
触点
电冰箱
闭环控制系统检的干测扰反与反馈馈装系置统
电冰箱 工作温度
第四单元 控制与设计
一．控制的手段与
学习目标:
应用
二．控制系统的工作过
程与方式
1. 能结合案例找出影响简单控制 系统运行的主要干扰因素，并作分 析
三．闭环控制系统的 2.熟悉闭环控制系统中反馈环节的
干扰与反馈
作用。
3.熟悉闭环控制系统的工作过。
四．控制系统的设计与
4.了解功能模拟方法和黑箱方法在
实施
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闭远环离控制电系统视的干机扰与放反馈置系统。
电子干扰战
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 需以谨慎、严谨的态度对待干扰因素的利用。
的干扰因素？
⑴开电冰箱门； 是
⑵电冰箱所在房间的温度从 20℃变到32℃； 非
⑶把热菜或热饭放入电冰箱
中；
是
⑷在电冰箱外放一盆冷水。非
闭环控制系统的干扰与反馈系统
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
自动扶梯的承载量，电梯 输入电压的波动
利用滑轮组提升重物 的控制装置
试验准备：
有窗帘的房间，可调光台灯（或可调灯泡高度的台灯），试验电路 板，光敏电阻，微调电阻三极管，小喇叭，电阻，导线，电池盒等。
试验过程：
根据电路图焊接视力保护提醒器的电路，并根据人眼看书时适宜的 亮度范围，通过调节电路中的两个可变电阻Rp1和Rp2分别调整亮度的下
限和上限。
拉上窗帘使室内光线变暗。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
② 闭环控制系统的工作过程
从反馈来看，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（输出量）的偏差。
闭环控制系统的干扰与控反制馈系系统 统中的应用
1. 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。
在日常生活中，干扰（interference）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，人就需要用 力蹬车，以克服这一干扰；在飞机飞行过程中，手 机信号对导航信号构成干扰，直接影响飞行安全， 所以乘客必须关闭手机。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
生活中哪些干扰因素是可 P109 以利用的？如何进行利用？ 答：电磁波干扰信号。用来屏蔽手机信 号,从而防止考试作弊。
辩论:
如何看待控制系统中的干扰因素，请 进行以下辩论。
正方：干扰因素都是需要克服的。
反方：干扰因闭环控素制系有统的干时扰与也反馈系可统 以被利用。
2. 反馈
反馈方法
利用反馈来分析和处理被控对象，通过 系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着 预期的目标运行的方法，称为反馈方法。
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，这就是运动反馈方法实现自动控制的结果。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
分析花房恒温自动控制的工作
P111 过程，并再补充一个闭环自动控
制的事例填写下表。
自动控制系 统
输入量
检测装置
输出量
花房恒温自动控 制
设定的温度
温度传感器
花房的温度
投掷飞镖
靶的位置 (期望值)
人的眼睛
闭环控制系统的干扰与反馈系统
飞镖实际投 掷的位置
P111 视力保护提醒器报警试验
试验目的：通过视力保护提醒器报警试验理解反馈 的原理。
滑轮组的摩擦力
大棚外的环境温度变化， 蔬菜大棚的温度控制 大棚保温材料的保温性能
发生改变
闭环控制系统的干扰与反馈系统
109
电视机
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。
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。
把做好的视力保护提醒器与台灯同放在一个桌面上，通过可调光旋
钮或跳高台灯灯泡与桌面的距离，将台灯的光线逐渐调暗，是光线渐渐
减弱，观察视力保护提醒器，直到它报警。
用同样的方法将台灯调亮，使光线渐渐增强，观察视力保护提醒器，
直到它报警。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
试验总结：
在视力保护提醒器内部已经设定两个可变电阻 的阻值，分别对应着强光和弱光报警的上、下限电 流值，这相当于一个已知的输入信号。当台灯光线 的输出信号通过光敏电阻反馈到视力保护提醒器内， 电路电流值与上、下限电流值比较，当电流值在这 两者之间时，电路不报警；当光线过暗或过强，提 醒器就报警，提醒人们电灯的光线过暗或过亮，人 们再根据这一提示调节可变电阻值，从而调整光线 的亮度。
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，闭使环控室制系温统的保干扰持与反稳馈系定统 。
在电冰箱的温度控
P108 制系统中，下列情况是 否属于影响其温度控制
风
应保持的速度
自行车
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
闭环控制系统的干扰与反馈系统
行车速度
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变化的自然风雨等；
有的干扰因素是人为原因所致，如影响 飞机导航信号的手机信号等。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
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扰因素。
①什么是反馈？
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，就是反馈 （feedback）。
闭环控制系统的干扰与反馈系统
110
电冰箱的温度控制
﹢ 设定 比较器
温度
×
﹣
主弹簧 及连接
杆
制冷量
活动
压缩机
触点
电冰箱
闭环控制系统检的干测扰反与反馈馈装系置统
电冰箱 工作温度
第四单元 控制与设计
一．控制的手段与
学习目标:
应用
二．控制系统的工作过
程与方式
1. 能结合案例找出影响简单控制 系统运行的主要干扰因素，并作分 析
三．闭环控制系统的 2.熟悉闭环控制系统中反馈环节的
干扰与反馈
作用。
3.熟悉闭环控制系统的工作过。
四．控制系统的设计与
4.了解功能模拟方法和黑箱方法在
实施
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闭远环离控制电系统视的干机扰与放反馈置系统。
电子干扰战
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 需以谨慎、严谨的态度对待干扰因素的利用。
的干扰因素？
⑴开电冰箱门； 是
⑵电冰箱所在房间的温度从 20℃变到32℃； 非
⑶把热菜或热饭放入电冰箱
中；
是
⑷在电冰箱外放一盆冷水。非
闭环控制系统的干扰与反馈系统
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
自动扶梯的承载量，电梯 输入电压的波动
利用滑轮组提升重物 的控制装置
试验准备：
有窗帘的房间，可调光台灯（或可调灯泡高度的台灯），试验电路 板，光敏电阻，微调电阻三极管，小喇叭，电阻，导线，电池盒等。
试验过程：
根据电路图焊接视力保护提醒器的电路，并根据人眼看书时适宜的 亮度范围，通过调节电路中的两个可变电阻Rp1和Rp2分别调整亮度的下
限和上限。
拉上窗帘使室内光线变暗。