Vad är feedback inom elektronik och automation

Återkoppling är effekten av utgångsvärdet för varje system C (fig. 1) på ingången till samma system. Bredare återkoppling — inverkan av resultaten av systemets funktion på karaktären av denna funktion.

Förutom mängden uteffekt kan även yttre påverkan verka på ett fungerande system (x i fig. 1). AV-kretsen genom vilken återkopplingen sänds kallas en återkopplingsslinga, linje eller kanal.

Ris. 1.

Kanalen i sig kan innehålla vilket system som helst (D, fig. 2) som transformerar utgångsvärdet under överföringsprocessen. I detta fall sägs återkopplingen från systemets utgång till dess ingång ske med eller genom D-systemet.

Ris. 2.

Återkoppling är ett av de viktigaste begreppen inom elektronik och automatikteori. Konkreta exempel på implementering av system som innehåller feedback kan hittas i studiet av en mängd olika processer i automatiska system, levande organismer, ekonomiska strukturer, etc.

På grund av begreppets universalitet, tillämpligt inom olika vetenskaps- och teknikområden, är terminologin inom detta område inte etablerad, och varje specifikt kunskapsområde använder som regel sin egen terminologi.

Till exempel, i automatiska styrsystem används i stor utsträckning begreppen negativ och positiv feedback, som definierar kopplingen mellan systemets utgång och dess ingång genom en förstärkningsanslutning med en motsvarande negativ eller positiv förstärkning.

I teorin om elektroniska förstärkare är innebörden av dessa termer annorlunda: feedback kallas negativ, vilket minskar det absoluta värdet av den totala förstärkningen, och positiv - ökar den.

Beroende på implementeringsmetoderna i teorin om elektroniska förstärkare finns ström, spänning och kombinerade återkopplingar.

Automatiska styrsystem inkluderar ofta ytterligare recensioneranvänds för att stabilisera system eller förbättra transienter i dem. De kallas ibland korrigerande och bland dem finns det hård (utförs med hjälp av en boosteranslutning), flexibel (implementerat genom differentierande relation), isodromisk etc.

I olika system kan du alltid hitta sluten påverkanskedja… Till exempel, i fig. 2, del B av systemet verkar på del D, och den senare återigen på C. Därför kallas sådana system också slutna system, slutna eller slutna system.

I komplexa system kan många olika återkopplingsslingor finnas. I ett system med flera element kan utsignalen från varje element, generellt sett, påverka ingångarna för alla andra element, inklusive dess egen ingång.

Varje påverkan kan betraktas ur tre huvudaspekter: metabolisk, energisk och informativ. Den första är relaterad till förändringar i materiens plats, form och sammansättning, den andra till överföring och omvandling av energi och den tredje till överföring och omvandling av information.

I kontrollteorin beaktas endast den informativa sidan av influenser. Således kan feedback definieras som överföring av information om systemets utgångsvärde till dess ingång eller som ankomsten av information omvandlad av återkopplingslänken från utgången till systemets ingång.

Principen för enheten är baserad på tillämpningen av feedback. automatiska styrsystem (ACS)… I dem ger närvaron av återkoppling en ökning av brusimmuniteten på grund av en minskning av påverkan av interferens (z i fig. 3) som verkar i den främre delen av systemet.

Ris. 3.

Om du i ett linjärt system med anslutningar med överföringsfunktionerna Kx (p) och K2 (p) tar bort återkopplingsslingan, så bestäms bilden x av utgångsvärdet x av följande förhållande:

Om det i detta fall krävs att utgångsvärdet x är exakt lika med referensåtgärden x *, måste den totala förstärkningen av systemet K (p) = K1 (p) K2 (p) vara lika med enhet och det måste finnas ingen störning z. Närvaron av z och avvikelsen av K (p) från enhet ger upphov till ett fel e, dvs. skillnaden

För K (p) = 1 har vi

Om vi ​​nu stänger systemet med feedback som visas i Fig. 3, kommer bilden av utmatningskvantiteten x att bestämmas av följande relation:

Det följer av förhållandet att för en tillräckligt stor förstärkningsmodul Kx(p) är den andra termen försumbar och därför är påverkan av interferensen z försumbar. Samtidigt kommer värdet på den utgående kvantiteten x att skilja sig mycket lite från värdet på referensvariabeln.

I ett slutet system med återkoppling är det möjligt att avsevärt minska påverkan av buller jämfört med ett öppet system, eftersom det senare inte svarar på det faktiska tillståndet för det kontrollerade objektet, är "blind" och "döv" «tills en förändring i detta tillstånd.

Låt oss ta en flygning som ett exempel. Om planets roder är förinställda med hög precision så att det flyger i en viss riktning, och om de fixeras stelt, så kommer vindbyar och andra slumpmässiga och oförutsedda faktorer att slå planet från önskad kurs.

Endast återkopplingssystemet (autopiloten) kan korrigera positionen, vilket kan jämföra den givna kursen x * med det faktiska x och, beroende på den resulterande avvikelsen, ändra roderpositionen.

Återkopplingssystem sägs ofta vara feldrivna (diskrepans). Om länken Kx (p) är en förstärkare med en tillräckligt stor förstärkning, förblir det slutna systemet stabilt under vissa förhållanden som ställs på överföringsfunktionen K2 (p) resten av vägen.

I detta fall kan steady-state-felet e vara godtyckligt litet. Det räcker att det dyker upp vid ingången till förstärkaren Kx (p) så att en tillräckligt stor spänning bildas och bildas vid dess utgång, som automatiskt kompenserar för störningar och ger ett sådant värde på x där skillnaden e= x * — x skulle vara tillräckligt liten.Den minsta ökningen av e orsakar en oproportionerligt större ökning av ti... Därför kan alla (inom praktiska gränser) störningar z kompenseras för, och dessutom, med ett godtyckligt litet värde på felet e, är manövervägen med hög förstärkning kallas ofta djup.

Återkoppling i blandade system sker även under funktionen av komplexa system som består av objekt av olika karaktär, men som agerar målmedvetet. Dessa är system: operatör (människa) och maskin, lärare och student, föreläsare och publik, människa och inlärningsapparat.

I alla dessa exempel har vi att göra med en sluten kedja av influenser. Genom återkopplingskanalerna får operatören information om hur den kontrollerade maskinen fungerar, tränaren - information om elevens beteende och resultaten av träningen etc. I alla dessa fall, i färd med att fungera, både innehållet i informationen som överförs genom kanalerna, och själva kanalerna förändras avsevärt.