《控制系统干扰》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,西南民族大学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.4 控制系统的干扰,投篮,投篮闭环控制系统方框图,篮球实际投掷的位置,篮圈的位置,大脑,(控制器）,手,(执行器）,篮球,(被控对象）,+,-,眼睛,（检测装置）,人体温度控制系统框图,人体,大脑中枢,循环系统,正常体温,实际温度,检测(反馈),温度差,环境温度,飞机俯仰姿态控制系统框图,指令输入,o(t),飞机,控制器,舵机构,测角元件,角偏差,e(t),反馈,阵风,俯仰角输出,(t),(t),大棚温度调节控制系统,分析4、绘制系统框图,C(t),继电器,电磁阀,散热器-棚室,r(t),-,感温元件,x(t),f(t),分析4、绘控制系统框图,常开接点,（执行器）,控制,器,传感器,灯泡,（对象）,输出量,输入,声响,2、人体温度控制系统分析,功能：,维持人体提问在正常温度范围内，如37。,系统组成：,人体（包括皮肤）；有关的系统（供给热量）；大脑中枢。,1、飞机俯仰姿态（角）控制系统分析,观察与说明：,你注意过飞机在蓝天是怎样飞翔的吗？你了解飞机在机场上是怎样起飞升空的吗？,一、典型控制系统案例分析,(t),俯仰角，表示飞机俯仰姿态；,o(t),尾翼舵偏转角，表示舵状态。,功能：,实际的俯仰角,(t),按照指令,o(t),的要求而变化，即输出要跟随着输入的变化规律而变化，称之为,随动控制,。,系统组成：,飞机（体）；舵机构（包含舵面在内）；控制器；测角元件（传感器）。,工作过程：,（1）发出指令信号,o(t),（要求飞机的实际俯仰姿态角,(t),趋于,o(t),）传送给控制器；,（2）控制器将信号放大、变换后再传送给舵机构；,（3）舵机构偏转尾翼舵面,(t),；,（4）偏转的舵面上产生的气动力，驱动飞机作仰（俯）首旋转运动，得到实际的俯仰姿态角,(t),（机械角）；,（5）测角元件感知实际俯仰姿态角并转换为电气的,(t),，反传送回来与指令,o(t),相比较后，得出偏差,e(t)=,o(t),-,(t)s,此后不断重复2-3-4-5，经过不断地调整，直到,(t),满足不断趋向于,o(t),，这时飞机进入新的稳态。,工作过程,（1）皮肤（相当于传感器）感知环境温度，并将此信息通过神经系统传给大脑中枢；,（2）大脑中枢经判断，给人体（被控对象）的有关的系统（如心血管系统等）发出工作指令（如多或少传送热量）；,（3）有关的系统（执行器）根据指令，加速供给热量或相反，紧闭汗毛孔或出汗；,（4）反复上述过程，人体体温得以维持在一个正常的范围内。,人体的正常体温总保持在37，为什么会这样呢？,外界环境温度的变化对人体体温控制系统的运行，会带来影响。这种外界温度的变化叫做干扰因素，这类影响叫做,干扰作用,。,环境温度的变化是人体体温控制系统的一种主要,干扰因素,。,干扰因素,例如：人在逆风中骑自行车,应保持的速度,自行车,行车速度,风,干扰因素,:,在控制系统中，,除给定量（输入量）外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素,在人体温度控制系统分析中，我们知道了环境温度变化是人体体温控制系统的一种主要,干扰因素,。,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。,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。,在控制系统中,，干扰因素可能有一个，可能有若干个。,控制系统中,的干扰因素是导致系统,不稳定,的因素。,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？,开电冰箱门； 电冰箱所在房间的温度从20变到32； 把热菜或热饭放入电冰箱中； 在电冰箱外放一盆冷水。,思考,思考：,在下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？,自动扶梯的承载量，电梯输出电压的波动,大棚外的环境温度变化，大棚保温材料的保温性能发生改变,滑轮组的摩擦力,1、如果有人只是从自动门前经过并不进门。,自动门发生误动作，干扰作用于传感器。,2、自动上水系统的浮子由于长期积垢而重量增加。,实际控制水位较设定水位提高，干扰作用于传感器。,3、控制管路系统中的电磁阀的阀芯受环境腐蚀或进入杂物。,会造成阀门不能动作而致系统失控，干扰作用于执行器。,4、供水系统用户不规则变化。,会影响系统的稳定性，干扰直接作用于被控对象,系统可能产生什么影响，作用于哪些环节,注：,一般控制系统中，干扰因素需要,克服,。,有些情况，可,利用,干扰因素实现某种目的。,结论：在生产生活中，我们需要以慎重、严谨的态度对待干扰因素。,抗干扰性,干扰就是控制系统的,外部,环境或条件对系统的工作,准确性,产生的影响。这种影响越小越好。,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,。,第五节 控制系统方案的初步设计,一、如何形成初步的控制设计方案,1、声控灯系统,分析1、了解被控对象的基本特征,常规灯：开（开关）有电流，灯亮,关（开关）无电流，灯灭,声控灯：有声有电流，灯亮,无声无电流，灯灭,在正常的工作状态下，其输出与输入之间的关系，输出与干扰之间的关系，称为被控对象的基本特征。,分析2、确定被控对象与控制量,根据上面的基本特征的分析，被控对象是灯泡，被控量是电流流过电灯的电流。输出量就是被控量。,那什么是控制量呢？,控制器以及常开接点，根据声音传感器传送过来的电信号（有或无），接点的出头动作（动或不动），对电路实现控制（接通或断开），从而决定是否产生电流。因此，接通不接通就是控制量，只是这种控制量，仅表现为两种状态而已。,分析3、确定控制系统构成方案,开环控制系统与闭环控制系统，二者的根本区别在于：闭环系统应用反馈作用来减少系统的误差，即以反馈量与输入量比较产生偏差量，用偏差量作为控制器的输入去实现控制，就是所谓偏差控制。,声控灯系统，只有亮与灭两种状态，不存在被控量在量上的误差。因此，声控灯选用开环方案，就能很好地完成控制任务。系统的具体构成包括声传感器、控制器以及常开接点。,2、棚室温度控制系统,分析1、了解对象的基本特征,系统的输出参数是棚室室温c(t)。,系统的输入参数是按要求设定的室温值r(t)。,系统的主要干扰参数是室外冷环境的影响，如通过棚顶、墙或开门，造成室内温度下降f(t)。,实际上c(t)的变化并不能跟上r(t)，总要落后一段时间，这就是所谓的对象的热惯性表现。,热惯性，是对象的一种基本特性，它反映了输出参数和输入参数间的特定关系。,分析2、确定被控量、控制量,温室，是系统的被控量。,电磁阀的阀门开度，是系统的控制量。,分析3、确定控制方案,感温元件监测室内实际温度，起着反馈作用，与设定的r(t)形成温度偏出，继电器动作，接通供电电路，电磁阀门打开，热水进入水管供热。显然这是一个闭环控制系统。,为什么要采用闭环控制呢？,