第四单元控制与设计第三节闭环控制系统的干扰和反馈1、干扰因素2、反馈3、功能模拟方法4、黑箱方法学习目标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。2、熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用。3、熟悉闭环控制系统的工作过程4、了解功能模拟方法和黑箱方法在控制系统中的应用章节构成一、干扰因素在日常生活中，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。自行车风应保持的速度行车速度在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素成为干扰因素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。干扰因素控制系统中，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。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。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？（1）开电冰箱门（2）电冰箱所在房间的温度从20C变到30C；（3）把热菜或热饭放入电冰箱中；（4）在电冰箱外放一盆冷水。思考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利用滑轮组提升重物的控制装置蔬菜大棚的温度控制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。案例分析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远离电视机放置。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，我们需要以谨慎、严谨的态度对待干扰因素的利用。马上行动生活中哪些干扰因素是可以利用的？如何进行利用？辩论如何看待控制系统中的干扰因素，请进行一下辩论。正方：干扰因素都市需要克服的。反方：干扰因素有时也可以被利用。二、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）案例分析：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。在这里，可以将人看作控制系统，眼睛（检测装置）把接受到的篮圈位置以及篮球实际投掷的位置等信息输入大脑（控制器），经大脑分析和加工处理后，发出指令，指挥手投掷篮球（输出），直到投篮命中。×控制器（大脑）执行器（手）被控对象（篮球）篮球实际投掷的位置监测装置（眼睛）篮圈的位置投篮的工作过程可用下图描述：人在驾车时，要使运行中的骑车保持40km/h的速度不变，司机需要目视速度计（监测装置），然后与给定值（40km/h）进行比较、运算，若与给定值有偏差，就通过调节加速器或自动器（即踩油门或踩刹车）来增减速度。因此，反馈使驾驶工作过程形成了一个闭环：检测－－比较－－运算－－操作－－监测...
