回顾上节内容 :

1. 被控对象 执行器 控制器 控制量 输出量 输入量 X 控制系统 输入 输出 控制器 执行器 被控对象 回顾上节内容: 1. 什么是控制系统？ 任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统。 控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统 2. 什么是开环控制系统？

2. 被控对象 输出量 比较器 执行器 控制器 控制量 输入量 × 检测装置 3. 什么是闭环控制系统？ 系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统

3. 出现杂色的线

4. 被控对象 执行器 控制器 输出量 控制量 输入量 音乐 信号源 扬声器 蓝牙接收器 功率放大器 蓝牙接 收器 电波 音频电流 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

5. §4.3 闭环控制系统的干扰与反馈 基本要求： 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。 2、理解反馈的含义，知道闭环控制系统中反馈环节 的作用。 3、知道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。

6. 家用压力锅在使用过程中，如果操作不当，会发生爆炸。 因为在压力锅控制系统中存在着相应的干扰，这些干扰 会影响正常的使用，例如，出气孔堵塞。 航空公司在飞机飞行过程中对乘客有哪些规定? 不能使用电子设备，更不能拨打和接听手机。 【补充材料】在飞机上，使用电子装置会干扰飞机的通信、 导航、操纵系统．会干扰飞机与地面的无线电信号联系 尤其在飞机起飞和降落时干扰更大．即使这些干扰只造 成飞机很小角度的航向偏离，也可能导致机毁人亡的后 果。所以这是威胁飞行安全的“杀手” 。 以手机为例。

7. 手机不仅在拨打过程中会发射电磁波信号，在待机状态手机不仅在拨打过程中会发射电磁波信号，在待机状态 下也不停地和地面基站联系．虽然每次发射信号的时间 很短，但具有很强的连续性。 飞机在平稳飞行时，距地面6000～12000m，此时手机 根本接收不到信号，但在起飞和降落过程中，手机可能 与地面基站取得联系，在这时开启或使用手机对飞机的 导航系统干扰最严重。例如1999年7月11日．某航班准 备在广州白云机场降落时，出现了约80的航道偏离现象 机长发现这一情况后，立即通知乘务员检查客舱．结果 发现有四五位旅客正在使用移动电话．在乘务员上前制 止后．飞机才在着陆前恢复了正常航道。因此．在飞机 上不能使用手机及其他电子类产品， “空调温度控制系统”中，空调房间的门窗，对控制系统有 什么影响?

8. 会影响室内温度，起干扰作用。但空调温度控制系统是 一个闭环控制系统，可自动调控温度的变化。 一、干扰因素： 在控制系统中，除输入量（给定值）以外，能够引起 被控量变化的各种因素称为干扰因素。 ① 在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若 干个。如自行车速度控制的干扰因素除逆风外，还 可能有路面状况(斜坡、粗糙度等)。 ② 控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定 ③ 干扰既存在于闭环控制中，也存在于开环控制中。声 控灯开环控制，除输入的声音外，其它声音就是其干 扰因素；空调房的温度控制属于闭环控制，室外环境 温度的变化就是它的干扰因素。

9. ④ 通常，干扰因素都是作用在控制对象上，其作用是破 坏控制系统的平衡，使被控量偏离平衡值。 ⑤ 在进行控制系统设计时，必须对可能存在的干扰进行 全面的调查和分析，如果干扰比较经常和严重，对控 制目标影响产生严重的后果，就必须考虑抗干扰措施 保证控制系统的正常工作；如果可能存在的干扰不是 很严重，对系统正常工作影响不大．就可以忽略。 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。 ⑥ 对干扰的利用．是指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．而不是控制系统本身需 要干扰。这一点必须明确。

10. 骑自行车时所受到的干扰 风、雪 改变了的速度 行车速度 应保持的速度 自行车

11. 直线行进机器人受到的干扰 障碍物 行进方向的改变 保持直线行进 直线向前行进 机器人 手机信号 改变了的航线 GPS信号 原始航线 飞机导航系统

12. 干扰对控制功能的影响 干扰 被控量 给定值 被控对象 控制器 执行器 控制量 比较器 干扰 给定值 被控量 被控对象 控制器 执行器 反馈环节

13. 如图为保持水箱水位的自动控制系统。 系统由浮子、杠杆、进水阀、 水箱体等组成。 系统的进水量为 Q1， 水箱水位为h。 请回答如下问题： 1 影响水箱水位恒定的因素？ 2 系统的给定量、被控对象、 被控量、控制量？ 3 画出控制系统的方框图。 Q1 h Q2

14. 当水箱的出水量增大时，水位下降，浮子测出水位后与给定水位比较，其差值通过杠杆机构调节阀门，使阀门开大，使水位回升到给定值；反之，当出水量减少时，将阀门关小，使水箱水位回到给定的水位。

16. 下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？下表所列控制系统中，可能存在哪些干扰因素？ 扶梯承载的重量，电机输出电压的波动等 滑轮组的摩擦力等 大棚外的环境温度变化，大棚保温材料的保温性能改变

17. 我们在上课学习的过程中，会受到哪些因素的干扰呢？我们在上课学习的过程中，会受到哪些因素的干扰呢？ 人为干扰因素： 走廊里的脚步声、小食品的气味等 环境干扰因素： 校外汽车的喇叭声、夏天34℃ 高温等 思考：如果没有干扰，行不行？ 科学实验证明，如果人长时间处在没有声音，没有外界环境的干扰，人听觉会失常，饥渴，并可能造成人的失语状态，甚至会让人发疯，就像噪音能让人发狂一样。 干扰的利用 信息战中，利用电磁波对敌方信息系统进行干扰 利用基因干扰疗法治疗顽固疾病

18. 信息战中，利用电磁波对敌方信息系统进行干扰信息战中，利用电磁波对敌方信息系统进行干扰

19. 利用基因干扰疗法治疗顽固疾病

20. 手机信号 航线 GPS信号 飞机导航系统 但在一般的控制系统中，我们还是要想办法克服干扰 克服干扰的基本方法： X 1、消除干扰 找出干扰源， 切断干扰 2、减弱干扰 电视信号传输过程中往往采用铁壳屏蔽的分支器 3、我们也可以加强控制系统的性能来提高抗干扰能力。 比较常用的就是在控制系统中引入反馈。

21. 例如：投篮 工作过程： + 控制器（大脑） 执行器（手） 被控对象（篮球） 被控对象（篮球实际 投掷位置） 给定量 （篮圈位置） - 检测装置（眼睛） 二、反馈的含义 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 从检出偏差、利用偏差信号对控制对象进行控制，以减小或纠正输出量的偏差这一控制过程是相同的。归纳起来，这种系统的特点如下：

22. 1、闭环控制系统就是由正向通道和反馈通道组成的。 1、闭环控制系统就是由正向通道和反馈通道组成的。 2、为了检测偏差，必须直接或间接地检测出输出量， 并将其变换为与输入量相同的物理量，以便与给 定量比较，得出偏差信号。所以闭环系统必须有 检测环节，给定环节和比较环节。 3、由于反馈控制系统是利用偏差信号作为控制信号， 自动纠正输出量与其期望值之间的误差，因此可 以构成精确的控制系统。

23. 人在驾车时，要使运行中的汽车保持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制动器（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：人在驾车时，要使运行中的汽车保持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制动器（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，如此反复，直到被控量的值与给定值一致为止。

24. 路况、环境 比较器（人） 给定车速 传动系统车轮 实际车速 转速扭矩 加速器 制动器 大脑 手 脚 ○ 速 度 表

25. 闭环控制系统与开环控制系统的比较

26. 供水水箱的水位自动控制系统 预设水位 出水量 进水量 水位 控制器 阀门 水箱 比较器 浮球

27. 减压室气压 给定值 进气嘴 ○ 杠杆 阀垫 减压室 弹 簧 干扰

28. 三、功能模拟法 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。 功能模拟方法是由美国数学家维纳提出的，他揭示 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。 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。

29. 加热炉的温自动控制系统 环境温度、电压波动 热量 温度 设定温度 控制器 加热器 加热炉 比较器 热电偶

30. 四、黑箱方法 在生活中，有时我们需要认识对象的内部无法打开 或不便打开，这时，可以通过观测和考察它的输入 与输出的关系来推测其内部的特性和功能。　 黑箱方法就是通过观测黑箱外部输入信息（外界对 黑箱的影响）和输出信息（黑箱对外界的反应）的 关系，以研究和认识其功能、特性、结构、机理的 科学方法。 案例：根据旋转速度怎样判断生熟鸡蛋？ 摇、转、看 生或熟 鸡 蛋 系统的输入 系统的输出 黑箱

31. 案例：中医中黑箱方法的运用 中医中的“以象测脏”的方法就是原始的黑箱方法。 象 就是输入与输出的信息； 脏 就是人体黑箱内部的规律性联系。 　　中医看病主要通过“望、闻、问、切”等外部观察 作出诊断，开方抓药，有时遇到疑难杂症没有把握 时，可以先投以试探性的药物，观察病人的反应， 并随时增减药物，观其疗效，一旦抓住病症就大胆 对症下药。这种从人体的输入特征入手，实施“辩 证论治”的方法正是黑箱方法的精髓所在。其中人 的气色、舌苔、脉搏等等都是人体内部付出的信息 则人体是否健康的反映。 　　中医应用黑箱方法推导人体内部规律时，主要采用 了演绎推理和类比推理。

32. 控制论黑箱方法一般包括如下的基本原则和步骤；控制论黑箱方法一般包括如下的基本原则和步骤； 1、相对孤立的原则，确认黑箱。 2、观测和主动试验，考察黑箱。 3、建立模型，阐明黑箱。 　黑箱方法强调从整体、从整体与外部环境的联系中认识事物，而不去觉察其内部结构和局部细节，这是它的长处，也是它的不足之处。 现代系统辨识理论指出：并不是所有系统都可以从它的输入、输出完全确定其结构和参数，正确的态度应当是黑箱方法与其它科学方法结合起来。

33. 小 结： 1、干扰的概念 2、克服干扰的基本方法 3、反馈 4、功能模拟法 5、黑箱方法