Что такое обратная связь в электронике и автоматике

На функционирующую систему, кроме выходной величины, могут действовать также внешние воздействия (х на рис. 1). Цепь AB, по которой передается обратная связь, называется цепью, линией или каналом обратной связи.

Канал может сам содержать какую-либо систему (Д, рис. 2), преобразующую выходную величину в процессе ее передачи. В этом случае говорят, что обратная связь с выхода системы на ее вход осуществляется с помощью или через посредство системы Д.

Обратная связь является одним из важнейших понятий электроники и теории автоматического управления. Конкретные примеры реализации систем, содержащих обратные связи, можно обнаружить при изучении самых разнообразных процессов в автоматических системах, живых организмах, экономических структурах и т. п.

В силу универсальности понятия применимого в различных областях науки и техники, терминология в этой области не установилась, и в каждой частной области знаний, как правило, используется своя терминология.

Так, например, в системах автоматического регулирования широко применяются понятия отрицательной и положительной обратной связи, которыми определяется связь выхода системы с ее входом через усилительное звено с соответственно отрицательным или положительным коэффициентом усиления.

В теории электронных усилителей смысл этих терминов иной: отрицательной называется обратная связь, уменьшающая абсолютную величину общего коэффициента усиления, а положительной — увеличивающая ее.

В зависимости от способов реализации в теории электронных усилителей выделяют обратные связи по току, по напряжению и комбинированную.

В системы автоматического регулирования часто вводят дополнительные обратные связи, используемые для стабилизации систем или улучшения переходных процессов в них. Они иногда называются корректирующими и среди них выделяют жесткую (осуществляемую с помощью усилительного звена), гибкую (реализуемую дифференцирующим звеном), изодромную и т. п.

В различных системах можно всегда обнаружить замкнутую цепь воздействий. Например, на рис. 2 часть С системы действует на часть Д, а последняя снова на С. Поэтому такие системы называют также системами с замкнутой цепью воздействий, системами с замкнутым циклом или замкнутым контуром.

В сложных системах может существовать множество различных цепей обратных связей. В многоэлементной системе выход каждого элемента может, вообще говоря, воздействовать на входы всех остальных элементов, включая свой собственный вход.

Любое воздействие можно рассматривать с трех основных сторон: метаболической, энергетической и информационной. Первая связана с изменениями расположения, формы и состава вещества, вторая — с передачей и преобразованием энергии, а третья — с передачей и преобразованием информации.

В теории управления рассматривается исключительно информационная сторона воздействий. Таким образом, обратная связь может быть определена как передача информации о выходной величине системы на ее вход либо как поступление информации, преобразованной звеном обратной связи, с выхода на вход системы.

На применении обратной связи основан принцип устройства систем автоматического регулирования (САР). В них наличие обратной связи обеспечивает повышение помехоустойчивости из-за уменьшения влияния помехи (z на рис. 3), действующей в прямом тракте системы.

Если в линейной системе со звеньями, обладающими передаточными фциями Кх(р) и К2(р), снять цепь обратной связи, то изображение х выходной величины х определится следующим соотношением:

Если при этом требуется, чтобы выходная величина х в точности равнялась задающему воздействию х*, то общий коэффициент усиления системы К(р)= К1(р)К2(р) должен равняться единице, а помеха z должна отсутствовать. Наличие z и отклонение К(р) от единицы обусловливают возникновение погрешности е, т. е. разности

Если теперь замкнуть систему с помощью обратной связи, как показано на рис. 3, изображение выходной величины х будет определяться следующим соотношением:

Из соотношения следует, что при достаточно большом по модулю коэффициент усиления Кх(р) второе слагаемое пренебрежимо мало и, следовательно, влияние помехи z ничтожно. В то же время значение выходной величины х будет очень мало отличаться от значения задающего воздействия.

В замкнутой системе с обратной связью удается значительно уменьшить влияние помех по сравнению с разомкнутой системой, т. к. последняя не реагирует на действительное состояние управляемого объекта, «слепа» и «глуха» к изменению этого состояния.

Рассмотрим в качестве примера полет самолета. Если заранее с высокой точностью установить рули самолета так, чтобы он летел в заданном направлении, и жестко закрепить их, то порывы ветра и др. случайные и заранее непредвиденные факторы собьют самолет с нужного курса.

Исправить положение в состоянии только система с обратной связью (автопилот), способная сравнивать заданный курс х* с фактическим х и в зависимости от образовавшегося рассогласования изменять положение рулей.

О системах с обратной связью часто говорят, что они управляются ошибкой е (рассогласованием). Если звено Кх(р) представляет собой усилитель с достаточно большим коэффициентом усиления, то при определенных условиях, наложенных на передаточную функцию К2(р) остальной части тракта, замкнутая система остается устойчивой.

Обратная связь в смешанных системах имеет место также и при функционировании сложных систем, состоящих из объектов различной природы, но действующих целенаправленно. Такими являются системы: оператор (человек) и машина, учитель и ученик, лектор и аудитория, человек и обучаемое устройство.

Во всех этих примерах мы имеем дело с замкнутой цепью воздействий. По каналам обратной связи оператор получает информацию о характере функционирования управляемой машины, обучающий — информацию о поведении ученика и о результатах обучения и т. п. Во всех этих случаях в процессе функционирования существенно изменяются как содержание информации, передаваемое по каналам, так и сами каналы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

Рис. 2. Блок-схема системы с обратной связью.

В радиоэлектронике используется термин»запаздывающая О. с.» для цепей О. с., содержащих линию задержки. Еслицепь О. с. по переменному току содержит фазосдвигающие элементы, то О. р ₂ уравнение (3) имеет единственное решение, 2 exp(l/y), у =разделяет на плоскости параметров | р, Ф _н| области, вк-рых ур-ние (3) имеет одно или три стационарных состояния.

Рис. 5. Катастрофа сборки, характернаядля задач теории теплового взрыва.

К тем же выводам можно прийти, рассматриваяизображённый на рис. 2 усилитель, к-рый в отсутствие О. с. характеризуетсянелинейной передаточной ф-цией Z = f(z). В установившемся режимевеличина сигнала z на входе усилителя определяется из ур-ния

Полезное

Смотреть что такое «ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ» в других словарях:

обратная связь — Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект. Примечания 1. Обратная связь может быть естественной (присущей объекту) или искусственно организуемой. 2. Различают… … Справочник технического переводчика

обратная связь — Ответное действие, регулирующая реакция, вызванная возникшей ситуацией. В групповой терапии ведущий часто запрашивает в конце эпизода индивидуальной работы обратную связь от участников группы. Целью может являться получение дополнительной… … Большая психологическая энциклопедия

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — воздействие результатов функционирования какой либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если влияние обратной связи усиливает результаты функционирования, то такая обратная связь называется положительной; если ослабляет… … Большой Энциклопедический словарь

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — обратное воздействие результатов процесса на его протекание или управляемого процесса на управляющий орган. О. с. характеризует системы регулирования и управления в живой природе, обществе и технике. Различают положит. и отрицат. О. с.… … Философская энциклопедия

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — ОБРАТНАЯ связь, воздействие результатов функционирования какой либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной; если ослабляет отрицательной.… … Современная энциклопедия

Обратная связь — ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, воздействие результатов функционирования какой–либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной; если ослабляет отрицательной.… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, в технологии процесс, посредством которого электронная или механическая контрольная система регулирует сама себя. Обратная связь функционирует по принципу возвращения части переработанной информации в систему ввода. Другими… … Научно-технический энциклопедический словарь

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — реакция определенной системы на результаты действия ее компонентов (ее в целом) в тех случаях, когда имеется причинно следственная зависимость между двумя переменными. Обратная связь необходимый элемент реализации гомеостаза, саморазвития… … Экологический словарь

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — связь между сеткой и анодом электронной лампы. Благодаря О. С. цепь анода лампы воздействует на колебательный контур, связанный с цепью сетки, и усиливает колебания, возбуждаемые в этом контуре. Благодаря этому колебательный контур становится как … Морской словарь

Обратная связь — реакция на сообщение, которая помогает отправителю, источнику информации определить, воспринята ли отправленная им информация … Словарь терминов антикризисного управления

Источник