Què és el feedback en electrònica i automatització
La retroalimentació és l'efecte del valor de sortida de cada sistema C (Fig. 1) sobre l'entrada del mateix sistema. Més ample retroalimentació: la influència dels resultats del funcionament del sistema sobre la naturalesa d'aquest funcionament.
A més de la quantitat de sortida, les influències externes també poden actuar sobre un sistema en funcionament (x a la figura 1). El circuit AV a través del qual es transmet la retroalimentació s'anomena bucle, línia o canal de retroalimentació.
Arròs. 1.
El canal en si pot contenir qualsevol sistema (D, Fig. 2) que transformi el valor de sortida en el procés de la seva transmissió. En aquest cas, es diu que la retroalimentació de la sortida del sistema a la seva entrada es produeix mitjançant o mitjançant el sistema D.
Arròs. 2.
La retroalimentació és un dels conceptes més importants de l'electrònica i la teoria del control automàtic. Es poden trobar exemples concrets d'implementació de sistemes que contenen retroalimentació en l'estudi d'una gran varietat de processos en sistemes automàtics, organismes vius, estructures econòmiques, etc.
A causa de la universalitat del concepte, aplicable en diversos àmbits de la ciència i la tecnologia, la terminologia en aquest àmbit no està establerta, i cada àmbit de coneixement específic, per regla general, utilitza la seva pròpia terminologia.
Per exemple, en sistemes de control automàtic àmpliament utilitzat conceptes de retroalimentació negativa i positiva, que defineixen la connexió entre la sortida del sistema i la seva entrada mitjançant una connexió de guany amb un guany negatiu o positiu corresponent.
En la teoria dels amplificadors electrònics, el significat d'aquests termes és diferent: la retroalimentació s'anomena negativa, que redueix el valor absolut del guany global, i positiva - l'augmenta.
Depenent dels mètodes d'implementació en la teoria dels amplificadors electrònics existeixen corrent, voltatge i retroalimentació combinada.
Els sistemes de control automàtic sovint inclouen comentaris addicionalsutilitzat per estabilitzar sistemes o millorar-hi transitoris. De vegades s'anomenen correctiu i entre ells n'hi ha dur (realitzat mitjançant una connexió de reforç), flexible (implementat mitjançant relació diferenciadora), isòdrom etc.
En diferents sistemes sempre es pot trobar cadena d'influència tancada… Per exemple, a la fig. 2, la part B del sistema actua sobre la part D, i aquesta última de nou sobre C. Per tant, aquests sistemes també s'anomenen sistemes de llaç tancat, sistemes de llaç tancat o llaç tancat.
En sistemes complexos, poden existir molts bucles de retroalimentació diferents. En un sistema multielement, la sortida de cada element pot, en general, afectar les entrades de tots els altres elements, inclosa la seva pròpia entrada.
Cada impacte es pot considerar des de tres aspectes principals: metabòlic, energètic i informatiu. El primer està relacionat amb els canvis en la ubicació, forma i composició de la matèria, el segon amb la transferència i transformació d'energia, i el tercer amb la transmissió i transformació de la informació.
En la teoria del control, només es considera la part informativa de les influències. Així, la retroalimentació es pot definir com passant informació sobre el valor de sortida del sistema a la seva entrada o com l'arribada d'informació convertida per l'enllaç de retroalimentació de la sortida a l'entrada del sistema.
El principi del dispositiu es basa en l'aplicació de retroalimentació. Sistemes de control automàtic (ACS)… En ells, la presència de retroalimentació proporciona un augment de la immunitat al soroll a causa d'una reducció de la influència de la interferència (z a la figura 3) que actua a la part frontal del sistema.
Arròs. 3.
Si en un sistema lineal amb connexions amb funcions de transferència Kx (p) i K2 (p) elimineu el bucle de retroalimentació, aleshores la imatge x del valor de sortida x està determinada per la següent relació:
Si en aquest cas es requereix que el valor de sortida x sigui exactament igual a l'acció de referència x *, aleshores el guany total del sistema K (p) = K1 (p) K2 (p) ha de ser igual a la unitat i hi ha d'haver cap interferència z. La presència de z i la desviació de K (p) de la unitat donen lloc a un error e, és a dir. la diferència
Per a K (p) = 1 tenim
Si ara tanquem el sistema mitjançant la retroalimentació tal com es mostra a la Fig. 3, la imatge de la quantitat de sortida x estarà determinada per la relació següent:
De la relació es dedueix que per a un mòdul de guany prou gran Kx (p), el segon terme és insignificant i, per tant, la influència de la interferència z és insignificant. Al mateix temps, el valor de la quantitat de sortida x diferirà molt poc del valor de la variable de referència.
En un sistema tancat amb retroalimentació, és possible reduir significativament la influència del soroll en comparació amb un sistema obert, ja que aquest últim no respon a l'estat real de l'objecte controlat, és "cec" i "sord" «fins a un canvi. en aquest estat.
Prenem com a exemple un vol d'avió. Si els timons de l'avió s'ajusten prèviament amb alta precisió perquè vola en una direcció determinada, i si es fixen rígidament, les ràfegues de vent i altres factors aleatoris i imprevistos faran que l'avió es desviï del rumb desitjat.
Només el sistema de retroalimentació (pilot automàtic) és capaç de corregir la posició, que és capaç de comparar el rumb donat x * amb el x real i, depenent de la desviació resultant, canviar la posició del timó.
Sovint es diu que els sistemes de retroalimentació estan basats en errors (discrepància). Si l'enllaç Kx (p) és un amplificador amb un guany prou gran, aleshores, sota determinades condicions imposades a la funció de transferència K2 (p) la resta del camí, el sistema de bucle tancat es manté estable.
En aquest cas, l'error d'estat estacionari e pot ser arbitràriament petit. N'hi ha prou que aparegui a l'entrada de l'amplificador Kx (p) perquè es formi una tensió prou gran i es formi a la seva sortida, que compensa automàticament la interferència i proporciona un valor de x en el qual la diferència e= x * — x seria prou petit.L'augment més petit de e provoca un augment desproporcionadament més gran de ti... Per tant, qualsevol interferència z (dins dels límits pràctics) es pot compensar i, a més, amb un valor arbitràriament petit de l'error e, el camí de maniobra d'alt guany és sovint anomenat profund.
La retroalimentació en sistemes mixtes també es produeix durant el funcionament de sistemes complexos formats per objectes de diferent naturalesa, però actuant amb propòsit. Són sistemes: operador (humà) i màquina, professor i alumne, professor i públic, humà i dispositiu d'aprenentatge.
En tots aquests exemples estem davant d'una cadena tancada d'influències. A través dels canals de retroalimentació, l'operador rep informació sobre la naturalesa del funcionament de la màquina controlada, l'entrenador - informació sobre el comportament de l'alumne i els resultats de la formació, etc. En tots aquests casos, en el procés de funcionament, tant el contingut de la informació transmesa a través dels canals, i els mateixos canals canvien significativament.