4.4 控制中的干扰 课件-2022-2023学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

2023 第四节：控制中的干扰 湄潭县求是高级中学 学习目标 技术意识：知道控制在生产和生活中的广泛应用，感受控制技术与生产、生活的密切联系。 工程思维：能通过分析控制系统实例，了解不同类型控制系统的特点，会辨析手动控制、自动控制、智能控制、开环控制和闭环控制。 图样表达：会看简单的控制系统结构图，理解其工作原理和控制过程。 创新设计：能描述简单控制系统的工作原理与工作过程。 物化能力：能对一个简单控制实例(如电灯开关等)进行组款。 思考：自行车前进的时候会被什么因素影响？ 思考：自行车前进的时候会被什么因素影响？ 应保持的速度 自行车 行使的速度 风 给定量 被控量 逆风、顺风、雨水、人…… 干扰因素可能一个，也可能若干个。 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影响，这种有害的因素，我们称其为“干扰”。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。 开环控制系统-干扰 给定值 控制器 执行器 被控对象 控制量 被控量 干扰 闭环控制系统-干扰 干扰 给定值 反馈环节 控制器 执行器 被控对象 控制量 比较器 被控量 电冰箱的温度控制系统， 下列情况是否属于影响其温度控制的干扰因素 开电冰箱门 电冰箱所在房间的温度从20度变到32度 把热菜热饭放入电冰箱中 在电冰箱外放一盆冷水 是 是 是 否 干扰会使被控对象产生错误动作。 二、克服干扰的基本方法 在控制系统中，干扰会使被控对象产生错误的动作，所以在多数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，使室温保持稳定。 开环控制系统的控制精确度(或称控制精度)相对比较低。但如果控制系统中各组成元件的特性比较稳定，而且外界的干扰相对较小，则开环控制系统也可以保证一定的精度。一般来说，开环控制系统的结构比较简单，适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。 闭环控制系统的优点是控制精度高，不论何种原因造成系统的输出量偏离给定量，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。与开环控制系统相比，闭环控制系统的设计比较麻烦，结构也相对复杂，构成控制系统的成本较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一-种控制方式，用于要求高精度和高可靠性的场合。 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。所以一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。 干扰 给定值 反馈环节 控制器 执行器 被控对象 控制量 比较器 被控量 思考：干扰因素是否可以避免？ 有些干扰可以避免或消除，而有些干扰不能避免。对于不能避免的额干扰，就只能提高控制系统的性能，闭环控制系统抗干扰能力比开环控制系统要强。 思考：干扰是否都是无用的，有害的？ 干扰因素有时要克服，有时还可利用。在军事中，可利用一定频率的电磁波对对方的信息指挥系统进行干扰。 分析下列控制系统中可能存在哪些干扰？ 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装置 认真学习（听课的专注度、做作业的效率与效果、用于学习的时间长短等） 电机输出电压的波动等、齿轮间的摩擦力等 滑轮组的摩擦力等 课堂纪律、周围环境、老师的态度与水平、家庭环境、朋友等 作业： 1.单次投掷篮球和射箭的过程都属于开环控制，但两者对风的抗干扰能力大不相同。你认为如何才能提高开环控制的抗干扰能力? 2.人在骑自行车的过程中会受到路况、风力、噪声、刺眼的阳光、突发的事件等各种干扰，人如何能克服这些干扰? 3.交通法规禁止开车时拨打和接听手机。从控制系统的角度分析拨打和接听手机干扰了控制系统的哪个环节?为什么? 4.如果将某人通过电话叫对方干某事的过程看作是-一个控制，那么线路中的噪声及通话双方所在的讲话环境的嘈杂声都有可能干扰双方的通话。分析两种干扰的性质，提出克服千扰的措施。 5.如果图4- 36中的“干扰”对“被控对象”以外的部分进行干扰时，闭环控制系统还能克服干扰吗? $