4.4控制中的干扰课件-2025-2026学年粤科版高中通用技术必修二

——第四章 控制及其设计 第四节 控制中的干扰 控制中的干扰 骑自行车的时候，除了输入量，还有哪些因素影响人对自行车速度的控制？ 下雨 大风 转弯 路面凹凸不平 上斜坡或者下斜坡 什么是干扰：使我们的控制偏离期望值，影响控制目标的达成因素。 控制中的干扰 生产、生活中的干扰现象 无人机遇到高空风 水稻病虫害 户外打羽毛球 干扰对控制功能的影响 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”。 如果一个控制系统能够很好地避开或抑制干扰，使干扰对系统产生的影响很小，我们 就说这个系统抗干扰性强。 在控制系统框图中，干扰作用一般体现在被控对象上 1.干扰和抗干扰性 干扰对控制功能的影响 2.干扰对开环、闭环控制系统的影响 给定量 控制器 执行器 控制量 被控对象 被控量 干扰 加入干扰的开环控制系统 （控制器、执行器等器件稳定性较高） 干扰对控制功能的影响 例：加入干扰的开环控制系统 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 干扰：金属容器 （青铜制造） 缶盖 干扰对控制功能的影响 例：加入干扰的开环控制系统 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） 干扰对控制功能的影响 2.干扰对开环、闭环控制系统的影响 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 由于干扰因素的存在，系统的被控量偏离给定量时，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，与给定量进行比较，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。 干扰对控制功能的影响 例：加入干扰的闭环控制系统 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 干扰：打开冰箱、 温度高的物品 蒸发器 干扰对控制功能的影响 3.开环控制系统与闭环控制系统的比较 一般来说，闭环控制系统能不断修正控制效果，以减少被控量和基准量(期望值)之间的误差，所以闭环控制系统比开环控制系统有更好的抗干扰能力。但闭环控制系统设计比较麻烦，结构相对复杂，成本也较 高，用于要求高精度和高可靠性的场合。 开环控制系统一般结构简单，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。 除给定量(输入量)以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。它可以作用在控制系统中除输入量以外的各个部分，做题时要抓住“除输入量以外”“引起被控量变化”这两个关键信息。 二 克服干扰的基本方法 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。克服干扰的基本方法，就是要分析干扰的性质，然后对症下药。 如风速和风向的变化对飞行中的飞机、导弹的干扰是不可完全避免的。对于这类干扰，我们只能在提高控制系统的性能上多下功夫。 而对于有些干扰，我们可以采取消除、减弱它的办法，尽量降低外界干扰因素的影响。如在室内进行射箭活动，就可消除或减弱风对箭飞行的干扰；一些化学反应容易受到温度变化的影响，我们可以使它们在恒温环境中进行；多门电冰箱可使每个门对应一个独立的空间，这样在打开一个门取物时，就减小了对其他门内温度的影响。 要保证控制系统的正常工作，就需要克服干扰，减少对控制的影响。如何克服干扰呢？ 二 克服干扰的基本方法 总结： 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） 开环控制系统中克服干扰的方法 要保证控制系统的正常工作，就需要克服干扰，减少对控制的影响。如何克服干扰呢？ 克服干扰的基本方法 （二）闭环控制系统中克服干扰的方法 2.选择精度更高的检测装置。 1.提高系统器件的稳定性。 总结： 克服干扰的基本方法 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 （三）辩证地看待干扰的影响 科考飞行机器人“云雀”的技术突破 克服干扰的基本方法 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。 （三）辩证地看待干扰的影响 干扰对控制功能的影响 利用干扰实现一些功能目标: 战斗机用的干扰弹，干扰导弹确认目标。 飞机起飞时的风，逆风起飞。 考场安装手机信号屏蔽器。 （三）辩证地看待干扰的影响 课堂小结 课堂练习 1 在电冰箱温度控制系统中，下列情况不属于影响其温度控制的干扰因素的是 ( ) A. 把热菜放入电冰箱中 B. 频繁开关冰箱门 C. 在电冰箱外放一小盆冷水 D. 电冰箱所在房间的温度从100℃变到250℃ 答案：C 课堂练习 2.碰撞预警控制系统是指车辆行驶过程中，通过雷达实时监测本车后方的目标，当检测到后方有正在快速接近的车辆且存在碰撞风险时，系统将发出报警声音并开启双闪，提醒后方车辆减速并保持安 全车距。对该控制系统分析正确的是 ( ) A. 该控制系统是闭环控制系统 B. 该控制系统的被控对象是后车 C. 该控制系统输出量是报警声音和双闪 D. 该控制系统不会受到任何干扰因素的影响 答案：C 课堂练习 3.最近在某市主要街道的公交站出现了一些电子指示牌，这些电子指示牌的正常运行对人们搭乘公交车起到了积极的作用，请问下列哪项因素不会干扰指示牌的正常工作 ( ) A. 高 温 B. 暴 雨 C. 停电 D. 屏幕大小 答案：D 课堂练习 5.某款声控窗帘在使用过程中，若室内声音嘈杂，将造成声控窗帘对指令的误判。从控制的角度来看，这种 “嘈杂的声音”被称为( ) A. 反 馈 B. 干扰 C. 被控量 D. 输出量 6.关于干扰因素，下列说法正确的是 ( ) A. 手机信号会影响其他电子产品的使用 B. 干扰因素不会引起系统被控量的变化 C. 干扰因素既会作用于开环控制系统，也会作用于闭环控制系统 D. 干扰因素都是不可以利用的 答案：B 答案：C 课堂练习 6如图所示是某转动控制系统原理图，控制信号通过放大器放大，输出电流给电液伺服阀，来控制 液压流量，实现液压马达带动负载的速度控制。请根据原理图及其描述回答下列问题。 (1)该控制的执行器和被控对象是 ( ) A. 负载和放大器 B. 放大器和液压马达 C. 液压马达和电液伺服阀 D. 电液伺服阀和负载 答案：D 课堂练习 6如图所示是某转动控制系统原理图，控制信号通过放大器放大，输出电流给电液伺服阀，来控制 液压流量，实现液压马达带动负载的速度控制。请根据原理图及其描述回答下列问题。 (2)当系统存在干扰的情况，控制的输出量会产生偏差。为了提高控制的精度，需要对该系统进行优 化，下列措施中合理的是 A. 提高液压马达的精度，提高系统的纠正能力 B. 加大电液伺服阀的开度，提高液压马达的速度 C. 将系统控制方式改为闭环，增加测量负载转速的传感器并反馈回输入端 D. 将系统控制方式改为闭环，增加检测电液伺服阀流量的传感器并反馈回输入端 答案：C 课堂练习 7如图所示是变频空调。与普通空调相比，它具有室温波动小、电能消耗少、使用寿命长的特点。 其制冷工作过程如下：变频空调的检测装置随时收集室内环境的有关信息并与内部的设定值比较，经微电 脑运算处理输出控制信号，调整室外变频压缩机的转速；经压缩后的制冷液流入室内的壁挂机处汽化吸热， 从而调整室内的温度达到设定值。请回答下列问题。 (1)该变频空调的制冷控制系统属于 系统(填“开环控制”或“闭环控制”)。 (2)控制系统的检测装置是 (填“光敏传感器”“热敏传感器”或“距离传感器”),检测装置应 该 安 装 在 (填“室内”或“室外”)。 (3)该变频空调的制冷控制过程中有哪些干扰因素，列举两条干扰因素。 答案：(1)闭环控制(2)热敏传感器 室内(3)室外温度发生较大变化、房间的窗或门打开、电 源电压或电流的波动、房间内有热源等。 $