第四章  控制与设计

第四节  控制中的干扰

（广东版）《技术与设计2》课文内容

2012年7月第3版第17次印刷

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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利的影响，这种有害的因素被我们称其为“干扰”。

当我们考虑干扰对控制系统的影响时，对于开环控制和闭环控制系统来说，它们的系统框图如图4-37、图4-38所示

(给定值)→控制器→执行器→(控制量)→(干扰)→被控对像→(被控量)

图4-37  开环控制系统(说明：带括号的为横线上的量，下同)

（给定值）→（比较器Ⓧ）→控制器→执行器→（控制量）→被控对象(干扰)→被控量→反馈环节（反馈量）→（比较器Ⓧ）

图4-38  闭环控制系统

◎在一个控制系统中，实际的干扰可能出现在各个环节，但为了在描述和分析控制系统时有一个统一的形式，都假设干扰是加到被控制对象上，这是一种等效的方法，即，如果实际干扰是加在控制器或执行器等环节上，并使被控量发生变化，那么这个干扰可以用一个加在被控量发生同样变化的干扰代替。

干扰会使被控对象产生误动作，具体的理论分析是复杂的，这里我们只讨论一些较为简单的情况。例如，由瓦特式速度调节器组成的速度控制系统中，如果发动机所带的负载突然加重，在燃油的供给量不变的情况下，发动机的转速肯定会降低；反过来，如果发动机所带的负载突然减轻，而同样是燃油供给量不变，发动机的转速肯定会提高。这种不能预测的变化，实际上就是对控制系统的一种干扰。在投掷飞镖的过程中，虽然运动员可能已经瞄准了靶心，但飞镖投掷出去后，遭遇突然而来的侧风，飞镖的飞行肯定会受到影响。变化不定的风，对飞镖的飞行就是一种干扰。

在大海中航行的轮船，由于波浪的影响，会产生晃动（图4-39）。据资料介绍，如果不采取措施，即使在正常的海浪下，晃动的幅度也可高达18°。波浪的影响就是作用在船上的干扰。

轧钢厂的轧辊机的速度控制系统也是一个存在较大干扰的控制系统。当钢板通过轧辊机时，将产生巨大的负载变化或干扰。如图4-40所示，钢板还没进入轧辊机时，轧辊机无负载；当钢板进入轧辊机时，轧辊机的负载将立即达到最大值。这种负载的变化及影响相当于给轧辊机附加了一个干扰力矩，是轧辊机转动的速度变慢。

讨论和分析

1．在出现干扰的情况下，干扰可以加到系统的哪个部位？开环控制系统和闭环控制系统哪个受干扰的影响小？为什么？

2．举出一些由于干扰的存在，使控制系统受到影响的例子。