三、闭环控制系统的干扰与反馈

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。

1、干扰因素

在日常生活中，干扰是时常存在的。例如，人在逆风中骑自行车，逆风对自行车的速度构成干扰，要保持车速不变，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。

风↓

应保持的速度→ 自行车→ 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称为干扰因素。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。

在控制系统中，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20℃变到32℃；

（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？

案例分析

电视机

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，如果电视机与空调节器的距离很近，电磁波将对电视机的图像造成干扰。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。

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的干扰因素。克服这些干扰因素的办法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，我们需要以慎重、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，请进行以下辩论。

正方：干扰因素都是需要克服的。

反方：干扰因素有时也可以被利用。