初中物理論文:如何判斷控制系統中的“干擾”因素
論文導讀:：控制包括三個基本步驟：1）確立標準。造成這種偏差的主要原因就是干擾。
論文關鍵詞：控制，干擾
“控制包括三個基本步驟：1）確立標準；2）衡量成效；3）糾正偏差。為了實施控制，均需在事先確立控制標準，然后將輸出的結果與標準進行比較；若現有偏差，則采取必要的糾正措施，使偏差保持在容許的范圍內。【1】”造成這種偏差的主要原因就是干擾，所以，要設計一個優良的控制系統，設計者首先要能夠對實現該控制系統可能受到的干擾因素進行全面而準確的判斷，然后才能想辦法“采取必要的糾正措施”。如何全面而準確的判斷出一個控制系統可能受到的干擾因素就尤為重要。實際上，“什么才是干擾因素”這一問題在通用技術課程教學中老師們還存在著很多疑惑，例如，在一次公開課上，授課教師讓學生把一張紙折疊后，用吸管吹向天花板，課堂上有的學生吹的高，有的學生吹的低。老師在總結時說，“疊紙的形狀、吹力的大小和方向、空氣的阻力等都是影響疊紙吹高要考慮的主要因素，這些就是干擾因素”。這一說法在聽課老師中引起了很大的反響，大家都在議論紛紛。這一說法是對是錯呢？再如教材中出現的：電冰箱、空調等電器在使用過程中的干擾因素有那些；熱水器水溫控制系統中的干擾因素有哪些；干擾因素都是有害的嗎等問題初中物理論文，對于我們這些非本專業的老師來說，解釋起來都具有一定的困難。要從根本上解決這一問題，就得先要來了解什么是“干擾”的問題。
關于什么是控制系統中的干擾因素的問題的界定有多種說法：如：在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量發生變化的各種因素稱為干擾因素【2】；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利的影響，這種有害的因素我們稱其為干擾【3】；對于一般的控制系統來說，多余的、不需要的、強制的“輸入”便稱為系統的干擾。另一方面，如果削減系統生存所必需的輸入也是干擾；對系統來說，不僅輸入端有干擾，輸出端同樣有干擾，如制約輸出或強制作過量的輸出等都是干擾，制約輸出，如企業的產品受市場制約而減少了銷量，強制過量輸出如“竭澤而漁”，系統的輸入和輸出的“過與不及”都是干擾；對于復雜控制系統而言，干擾是不可避免的，因為復雜系統由多層次、多品種的諸多子系統構成，各子系統都有其自由度和相對獨立性，各子系統間的輸入和輸出不可能配合得盡善盡美，必有多余和不足的輸入和輸出，這些多余和不足的輸入和輸出就成了系統的干擾；對于社會系統來說，其輸入是自然界給予的一切，人們從自然界獲取空氣、陽光、雨露，及生產生活所需要的一切資源，這是社會系統“輸入”的需要，但自然界會“發威”，各種自然災害是社會系統所不需要的，但生活在地球上的人們不得不接受自然災害的干擾，而社會系統對自然界的“輸出”，一方面是人們對自然界的“改造”，另一方面是廢物的排放，廢氣、廢水、廢渣、垃圾排向自然界，這是自然界所不需要的，但人類強迫自然界接受這些廢物，就是對自然界生態平衡的干擾【4】。
由以上的論述可知，判斷什么是干擾要從兩方面來看，一方面初中物理論文，對于控制系統的整體而言，屬于系統之外的，是多余的、不需要的、強制的“輸入”便稱為系統的干擾；另一方面，對于控制系統的部分而言，如果前一子系統的輸出與下一子系統所需要的輸入不匹配，就會造成下一子系統的輸入的多余和不足，這種多余和不足的輸入和輸出就成了系統的干擾中國期刊全文數據庫。由此可見，疊紙的形狀是物體的結構設計問題，通過改變疊紙的形狀可以減少疊紙飛行時的阻力，吹力的大小和方向是控制的輸入問題，這兩個因素雖然是影響疊紙飛行高度的主要因素，但不屬于我們的干擾的界定范圍。所以不是干擾因素，把系統的設計問題和對系統所產生的干擾混淆的案例還很多，如：。對于電冰箱、空調等電器在使用過程中的干擾因素分析，門的開啟、環境溫度的變化、電壓的變化等都是屬于系統之外的可能引起被控量發生變化的因素，所以這些因素就是這兩個控制系統的`干擾因素。一般情況下，對于簡單控制系統較為規范和嚴謹的判斷方法是：先要確定所要設計的控制系統，然后對所設計控制系統本身的各個環節進行具體分析，找出各環節可能受到的干擾因素（屬于系統之外的，是多余的、不需要的、強制的“輸入”），再分析這些干擾可能會對系統的輸出造成什么樣的影響，哪些是必須考慮的，那些是可以忽略的，那些是要綜合考慮的，那些事要獨立考慮的，最后整理出系統設計所要考慮的主要的干擾因素，這樣的分析才會針對性更強，對控制系統如何克服這些干擾的設計幫助更大。以下對熱水器水溫控制系統的干擾因素的分析過程為例進行說明，第一、根據設計目的畫出控制分析方框圖（圖一），分析方框圖并不是最終的控制方框圖，控制方框圖是控制系統設計的結果，控制分析方框圖是控制系統設計的過程，就像設計草圖一樣，是用來進行設計分析用的。
第二，對控制系統的各環節進行分析。在這個控制系統中，可能受到的干擾因素有，在輸入端，電源電壓的波動、由于開關燈元件的原因輸入電壓可能降低；在控制器和執行器部分初中物理論文，隨著使用時間的變化，控制裝置的不穩定、各種元件、加熱裝置的老化等；熱水箱的大小、保溫性能的好壞、熱水箱深淺、水的散熱面大小、水箱裝水的多少等；在輸出部分，周圍空氣的流動、氣溫的高低、用水量的快慢等。以上這些因素都是影響溫度的干擾因素。第三，根據對干擾因素的分析，選擇合適的控制方法來克服這些干擾對輸出的影響（比如最簡單的方法就是采取終端反饋的方式，當然，如果對水加溫的時間有要求的話，這種控制方法就不能完全克服所有的干擾了，如圖二）。
對于“在有些情況下，卻可以[i]利用干擾因素實現某種目的【1】”這一說法也沒有錯，因為這種“干擾”是我們所要設計的控制系統的輸出量，這一輸出的最終目的是想使另一控制系統的目標不能實現，這種“干擾”對于第一個控制系統來說不是干擾而是輸出，對于第二個控制系統來說這是系統需要克服的干擾。通過分析可以看出，就控制系統而言，干擾一定是有害的，它是控制系統要實現控制的最終目標需要考慮和克服的
分析和判斷控制系統可能存在的干擾因素的最終目的，是為了使我們設計的控制系統“在干擾影響控制之前就進行必要的防范和修正，”使得控制系統能夠“對控制對象進行有效控制以減小乃至消除偏差。”【5】所以要準確判斷一個控制系統所存在的干擾因素，還要結合系統所要實現的最終目標進行綜合考量，搞清楚這種干擾產生的原因、可能對控制系統所造成的后果和它將對控制系統的哪個環節產生影響等，這種干擾因素的分析才對我們進行控制系統的設計有所幫助。
參考文獻：
【1】《控制論》（美）維納著；赫季仁譯；北京；北京大學出版社
【2】《技術與設計2》主編：顧建軍江蘇教育出版社
【3】《技術與設計2》主編：劉瓊發廣東科技出版社
【4】《系統論信息論控制論》馬麗揚河北：河北人民出版社
【5】《機械控制入門》雨宮好文（日）著王獻平譯科學出版社
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