資源簡介

第四節：控制中的干擾
一、學習目標
1.知道什么是控制中的干擾。
2.了解簡單的干擾現象及其對控制功能的影響，了解克服干擾的基本方法。
二、素養目標
技術意識：知道干擾是普遍存在的，能從技術的角度去分析控制系統中的干擾因素；會畫控制系統方框圖并標注干擾因素；對一個簡單的控制系統，根據要求能設計一個合理的方案。
工程思維
能夠分析簡單控制系統中的干擾，理解克服干擾的基本原則，分析克服干擾的具體方法，并對比干擾對開環控制和閉環控制的影響；能結合案例找出影響簡單控制系統運行的主要干擾因素，想出解決干擾的方法，對系統進行改進。會針對一個設計項目進行方案設計并完成實物或模型的制作。
三、教學重點、難點
重點：知道什么是干擾，能分析控制系統的干擾因素。
難點：掌握克服干擾因素對控制系統的影響方法。
四、教材情況
本節課在前面知識的基礎上，講述控制中的干擾。要求學生知道在控制系統中，干擾是客觀的存在的，了解避免干擾的方法。能結合案例分析找出影響簡單控制系統運行的主要干擾因素，找到盡可能避開或抑制干擾因素對控制系統影響的辦法。
五、學生情況
干擾是普遍存在的，高中學生能對簡單的控制實例干擾因素進行分析，但是關于如何克服干擾因素對控制系統的影響，對學生來說比較困難。因此在教學中，需要教師進行正確的引導。
六、教學過程
1.新課引入
播放騎自行車的視頻，讓學生思考：自行車前進的時候會被什么因素影響？
2.干擾對控制功能的影響。
在實際的控制系統中，常常會有一些變化不定的因素對系統的行為造成不良影響，這種有害的因素，我們稱其為“干擾”。有的干擾因素是由于環境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風等；有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。
干擾是普遍存在的，有的干擾是由環境造成的；有的于擾是人為原因所致，如手機信號會干擾飛機導航通信信號，從而影響飛機的正常飛行。
在控制系統中，干擾因素可能出現在控制系統各個環節上。控制系統在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩定。
3.克服干擾的基本方法
在控制系統中，干擾會使被控對象產生錯誤的動作，所以在多數控制系統在工作過程中必須克服干擾，使被控量穩定。例如：空調器的溫度控制系統是閉環控制系統，它能克服室外溫度變化這一干擾，當室外溫度升高時，空調器監測出干擾引起的室內溫度變化，通過啟動壓縮機降溫來克服這一干擾，使室溫保持穩定。
開環控制系統的控制精確度(或稱控制精度)相對比較低。但如果控制系統中各組成元件的特性比較穩定，而且外界的干擾相對較小，則開環控制系統也可以保證一定的精度。一般來說，開環控制系統的結構比較簡單，適用于控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩定的場合。
閉環控制系統的優點是控制精度高，不論何種原因造成系統的輸出量偏離給定量，閉環控制系統都會產生控制作用來減小這一偏差。與開環控制系統相比，閉環控制系統的設計比較麻煩，結構也相對復雜，構成控制系統的成本較高。閉環控制系統是自動控制中廣泛采用的一-種控制方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。
閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。所以一個閉環控制系統，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。
有些干擾可以避免或消除，而有些干擾不能避免。對于不能避免的額干擾，就只能提高控制系統的性能，閉環控制系統抗干擾能力比開環控制系統要強。
干擾因素有時要克服，有時還可利用。在軍事中，可利用一定頻率的電磁波對對方的信息指揮系統進行干擾。
七、教學反思
結合實際的案例，向學生詳細介紹干擾因素的特點：干擾既存在于開環控制中，也存在于閉環控制中；通常干擾因素都是作用在控制對象上，其作用是破壞控制系統的平衡—— 使被控量偏離平衡值；在控制系統中，干擾因素一定有且不止一個；只有使被控量穩定，才能使控制系統正常操作；在進行項目設計時，盡量請學生自己準備材料，做到因地制宜。

展開更多......

收起↑