Elektronik ve otomasyonda geri bildirim nedir?

Geri besleme, her sistem C'nin (Şekil 1) çıkış değerinin aynı sistemin girişi üzerindeki etkisidir. daha geniş geri bildirim - sistemin işleyişinin sonuçlarının bu işleyişin doğası üzerindeki etkisi.

Çıktı miktarına ek olarak, dış etkiler de işleyen bir sistem üzerinde etkili olabilir (Şekil 1'de x). Geri beslemenin iletildiği AV devresine geri besleme döngüsü, hattı veya kanalı denir.

Pirinç. 1.

Kanalın kendisi, iletim sürecinde çıktı değerini dönüştüren herhangi bir sistemi (D, Şekil 2) içerebilir. Bu durumda, sistemin çıkışından girdisine geri beslemenin D sistemi kullanılarak veya aracılığıyla gerçekleştiği söylenir.

Pirinç. 2.

Geri besleme, elektronik ve otomatik kontrol teorisindeki en önemli kavramlardan biridir. Geri bildirim içeren sistemlerin uygulanmasına ilişkin somut örnekler, otomatik sistemler, canlı organizmalar, ekonomik yapılar vb. gibi çok çeşitli süreçlerin incelenmesinde bulunabilir.

Bilim ve teknolojinin çeşitli alanlarında geçerli olan kavramın evrenselliği nedeniyle, bu alandaki terminoloji oluşturulmamıştır ve her bir özel bilgi alanı kural olarak kendi terminolojisini kullanır.

Örneğin, otomatik kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan olumsuz ve olumlu geri bildirim kavramları, sistemin çıkışı ile girişi arasındaki bağlantıyı, karşılık gelen negatif veya pozitif kazanca sahip bir kazanç bağlantısı aracılığıyla tanımlar.

Elektronik amplifikatörler teorisinde, bu terimlerin anlamı farklıdır: geri besleme, genel kazancın mutlak değerini azaltan negatif olarak adlandırılır ve pozitif - onu arttırır.

Elektronik amplifikatör teorisindeki uygulama yöntemlerine bağlı olarak mevcuttur. akım, gerilim ve birleşik geri beslemeler.

Otomatik kontrol sistemleri genellikle şunları içerir: ek incelemelersistemleri stabilize etmek veya içlerindeki geçişleri iyileştirmek için kullanılır. Bazen denir düzeltici ve aralarında var zor (bir güçlendirici bağlantı kullanılarak gerçekleştirilir), esnek (farklılaştırıcı ilişki ile uygulanır), izodromik vesaire.

Farklı sistemlerde her zaman bulabilirsiniz kapalı etki zinciri… Örneğin, Şek. 2, sistemin B kısmı D kısmına ve ikincisi tekrar C'ye etki eder. Bu nedenle, bu tür sistemler de denir. kapalı devre sistemler, kapalı devre veya kapalı devre sistemler.

Karmaşık sistemlerde birçok farklı geri besleme döngüsü olabilir. Çok elemanlı bir sistemde, her elemanın çıktısı, genel olarak konuşursak, kendi girdisi dahil diğer tüm elemanların girdilerini etkileyebilir.

Her etki üç ana açıdan değerlendirilebilir: metabolik, enerjik ve bilgilendirici. Birincisi, maddenin konumu, şekli ve bileşimindeki değişikliklerle, ikincisi enerjinin aktarımı ve dönüşümüyle ve üçüncüsü bilginin iletimi ve dönüşümüyle ilgilidir.

Kontrol teorisinde, etkilerin sadece bilgilendirici yönü dikkate alınır. Böylece, geri bildirim şu şekilde tanımlanabilir: sistemin çıkış değeri hakkındaki bilgilerin girişine iletilmesi veya geri besleme bağlantısı tarafından sistemin çıkışından girişine dönüştürülen bilginin gelişi olarak.

Cihazın prensibi, geri bildirim uygulamasına dayanmaktadır. otomatik kontrol sistemleri (ACS)… İçlerinde, geri beslemenin varlığı, sistemin ön kısmında etkili olan girişimin (Şekil 3'te z) etkisinin azalması nedeniyle gürültü bağışıklığında bir artış sağlar.

Pirinç. 3.

Kx (p) ve K2 (p) transfer fonksiyonlarına sahip bağlantılara sahip doğrusal bir sistemde geri besleme döngüsünü kaldırırsanız, x çıkış değerinin x görüntüsü aşağıdaki ilişki tarafından belirlenir:

Bu durumda x çıkış değerinin x * referans eylemine tam olarak eşit olması gerekiyorsa, o zaman sistemin toplam kazancı K (p) = K1 (p) K2 (p) bire eşit olmalı ve olmalıdır müdahale yok z. Z'nin varlığı ve K (p)'nin birlikten sapması bir e hatasına yol açar, yani. fark

K (p) = 1 için elimizdeki

Şimdi, Şekil 1'de gösterildiği gibi geri bildirim kullanarak sistemi kapatırsak. 3, x çıkış miktarının görüntüsü aşağıdaki ilişki ile belirlenir:

Yeterince büyük bir kazanç modülü Kx(p) için ikinci terimin ihmal edilebilir olduğu ve bu nedenle z girişiminin etkisinin ihmal edilebilir olduğu ilişkiden çıkar. Aynı zamanda, x çıktı miktarının değeri, referans değişkenin değerinden çok az farklı olacaktır.

Geri beslemeli kapalı bir sistemde, açık sisteme kıyasla gürültünün etkisini önemli ölçüde azaltmak mümkündür, çünkü ikincisi kontrol edilen nesnenin gerçek durumuna yanıt vermez, "kör" ve "sağır" «bir değişikliğe kadar Bu durumda.

Örnek olarak bir uçak uçuşunu ele alalım. Uçağın dümenleri önceden belirli bir yönde uçacak şekilde yüksek hassasiyetle ayarlanmışsa ve sağlam bir şekilde sabitlenmişse, şiddetli rüzgarlar ve diğer rastgele ve öngörülemeyen faktörler uçağı istenen rotadan düşürür.

Yalnızca geri bildirim sistemi (otopilot), verilen x * rotasını gerçek x ile karşılaştırabilen ve ortaya çıkan sapmaya bağlı olarak dümen konumunu değiştirebilen konumu düzeltebilir.

Geri bildirim sistemlerinin genellikle hata odaklı (tutarsızlık) olduğu söylenir. Kx(p) bağlantısı, yeterince büyük bir kazanca sahip bir yükseltici ise, o zaman K2(p) transfer fonksiyonuna uygulanan belirli koşullar altında, yolun geri kalanında, kapalı çevrim sistem kararlı kalır.

Bu durumda, sabit durum hatası e keyfi olarak küçük olabilir. Kx (p) yükselticisinin girişinde görünmesi yeterlidir, böylece çıkışında yeterince büyük bir voltaj oluşur ve oluşur, bu da girişimi otomatik olarak telafi eder ve farkın olduğu böyle bir x değeri sağlar e= x * — x yeterince küçük olur.e'deki en küçük artış, ti'de orantısız olarak daha büyük bir artışa neden olur... Bu nedenle, herhangi bir (pratik sınırlar dahilinde) parazit z telafi edilebilir ve ayrıca, e hatasının keyfi olarak küçük bir değeriyle, yüksek kazançlı manevra yolu genellikle derin denir.

Karma sistemlerde geri bildirim, farklı nitelikteki nesnelerden oluşan, ancak amaçlı hareket eden karmaşık sistemlerin işleyişi sırasında da gerçekleşir. Bunlar; operatör (insan) ve makine, öğretmen ve öğrenci, öğretim görevlisi ve seyirci, insan ve öğrenme aracıdır.

Tüm bu örneklerde, kapalı bir etkiler zinciriyle uğraşıyoruz. Geri bildirim kanalları aracılığıyla operatör, kontrollü makinenin işleyişinin doğası hakkında bilgi alır, eğitmen - öğrencinin davranışı ve eğitimin sonuçları hakkında bilgi vb. kanallar aracılığıyla iletilen bilgilerin içeriği ve kanalların kendileri önemli ölçüde değişir.