Hvad er feedback i elektronik og automatisering

Feedback er effekten af ​​udgangsværdien af ​​hvert system C (fig. 1) på indgangen af ​​det samme system. Bredere feedback — indflydelsen af ​​resultaterne af systemets funktion på arten af ​​denne funktion.

Ud over mængden af ​​output kan ydre påvirkninger også virke på et fungerende system (x i fig. 1). AV-kredsløbet, hvorigennem feedbacken transmitteres, kaldes en feedbackloop, -linje eller -kanal.

Ris. 1.

Selve kanalen kan indeholde et hvilket som helst system (D, fig. 2), der transformerer udgangsværdien i processen med dets transmission. I dette tilfælde siges feedback fra systemets output til dets input at ske ved brug af eller gennem D-systemet.

Ris. 2.

Feedback er et af de vigtigste begreber inden for elektronik og automatisk styringsteori. Konkrete eksempler på implementering af systemer indeholdende feedback kan findes i undersøgelsen af ​​en lang række processer i automatiske systemer, levende organismer, økonomiske strukturer mv.

På grund af universaliteten af ​​konceptet, der kan anvendes inden for forskellige områder af videnskab og teknologi, er terminologien på dette område ikke etableret, og hvert specifikt vidensområde bruger som regel sin egen terminologi.

For eksempel, i automatiske styresystemer alment benyttet begreber negativ og positiv feedback, som definerer forbindelsen mellem systemets output og dets input gennem en forstærkningsforbindelse med en tilsvarende negativ eller positiv forstærkning.

I teorien om elektroniske forstærkere er betydningen af ​​disse udtryk anderledes: feedback kaldes negativ, hvilket reducerer den absolutte værdi af den samlede forstærkning, og positiv - øger den.

Afhængigt af implementeringsmetoderne i teorien om elektroniske forstærkere findes strøm, spænding og kombinerede feedbacks.

Automatiske styresystemer omfatter ofte yderligere anmeldelserbruges til at stabilisere systemer eller forbedre transienter i dem. De kaldes nogle gange korrigerende og blandt dem er der hårdt (udføres ved hjælp af en boosterforbindelse), fleksibel (implementeret ved differentierende relation), isodromisk etc.

I forskellige systemer kan du altid finde lukket indflydelseskæde… For eksempel i fig. 2, virker systemets del B på del D, og ​​sidstnævnte igen på C. Derfor kaldes sådanne systemer også lukkede kredsløb, lukkede kredsløb eller lukkede kredsløb.

I komplekse systemer kan der eksistere mange forskellige feedback-loops. I et multi-element system kan output fra hvert element generelt set påvirke input fra alle andre elementer, inklusive dets eget input.

Hver påvirkning kan betragtes ud fra tre hovedaspekter: metabolisk, energisk og informativ. Den første er relateret til ændringer i stoffets placering, form og sammensætning, den anden til overførsel og transformation af energi, og den tredje til transmission og transformation af information.

I kontrolteori betragtes kun den informative side af påvirkninger. Således kan feedback defineres som videregivelse af information om systemets outputværdi til dets input eller som ankomsten af ​​information konverteret af feedback-linket fra output til input af systemet.

Princippet for enheden er baseret på anvendelsen af ​​feedback. automatiske kontrolsystemer (ACS)… I dem giver tilstedeværelsen af ​​feedback en stigning i støjimmunitet på grund af en reduktion i påvirkningen af ​​interferens (z i fig. 3), der virker i den forreste del af systemet.

Ris. 3.

Hvis du i et lineært system med forbindelser med overførselsfunktionerne Kx (p) og K2 (p) fjerner feedback-sløjfen, så bestemmes billedet x af outputværdien x af følgende forhold:

Hvis det i dette tilfælde kræves, at udgangsværdien x er nøjagtigt lig med referencehandlingen x *, så skal den samlede forstærkning af systemet K (p) = K1 (p) K2 (p) være lig med enhed, og der skal være ingen interferens z. Tilstedeværelsen af ​​z og afvigelsen af ​​K (p) fra enhed giver anledning til en fejl e, dvs. forskellen

For K (p) = 1 har vi

Hvis vi nu lukker systemet ved hjælp af feedback som vist i fig. 3, vil billedet af outputmængden x blive bestemt af følgende relation:

Det følger af forholdet, at for et tilstrækkeligt stort forstærkningsmodul Kx(p) er det andet led ubetydeligt, og derfor er indflydelsen af ​​interferensen z ubetydelig. Samtidig vil værdien af ​​udgangsmængden x afvige meget lidt fra værdien af ​​referencevariablen.

I et lukket system med feedback er det muligt at reducere påvirkningen af ​​støj betydeligt sammenlignet med et åbent system, da sidstnævnte ikke reagerer på den faktiske tilstand af det kontrollerede objekt, er "blind" og "døv" «indtil en ændring i denne tilstand.

Lad os tage en flyrejse som et eksempel. Hvis flyets ror er forindstillet med høj præcision, så det flyver i en bestemt retning, og er de fastgjort stift, så vil vindstød og andre tilfældige og uforudsete faktorer slå flyet ud af den ønskede kurs.

Kun feedbacksystemet (autopiloten) er i stand til at korrigere positionen, som er i stand til at sammenligne den givne kurs x * med den faktiske x og, afhængig af den resulterende afvigelse, ændre rorpositionen.

Feedback-systemer siges ofte at være fejldrevet (diskrepans). Hvis linket Kx (p) er en forstærker med en tilstrækkelig stor forstærkning, så forbliver det lukkede sløjfesystem stabilt under visse betingelser pålagt overførselsfunktionen K2 (p) resten af ​​vejen.

I dette tilfælde kan steady-state fejlen e være vilkårligt lille. Det er nok, at det vises ved indgangen til forstærkeren Kx (p), så der dannes en tilstrækkelig stor spænding ved dens udgang, som automatisk kompenserer for interferens og giver en sådan værdi på x, hvor forskellen e= x * — x ville være lille nok.Den mindste stigning i e forårsager en uforholdsmæssigt større stigning i ti... Derfor kan enhver (inden for praktiske grænser) interferens z kompenseres for, og desuden, med en vilkårligt lille værdi af fejlen e, er manøvreringsvejen med høj forstærkning ofte kaldet dyb.

Feedback i blandede systemer finder også sted under funktionen af ​​komplekse systemer, der består af objekter af forskellig karakter, men som handler målrettet. Det er systemer: operatør (menneske) og maskine, lærer og studerende, underviser og publikum, menneske og læringsapparat.

I alle disse eksempler har vi at gøre med en lukket kæde af påvirkninger. Via feedbackkanalerne modtager operatøren information om arten af ​​den kontrollerede maskines funktion, træneren - information om elevens adfærd og resultaterne af træningen osv. I alle disse tilfælde, i gang med at fungere, både indholdet af den information, der transmitteres gennem kanalerne, og selve kanalerne ændrer sig væsentligt.