Ano ang feedback sa electronics at automation

Ang feedback ay ang epekto ng output value ng bawat system C (Fig. 1) sa input ng parehong system. Mas malawak feedback — ang impluwensya ng mga resulta ng paggana ng system sa likas na katangian ng paggana na ito.

Bilang karagdagan sa dami ng output, ang mga panlabas na impluwensya ay maaari ding kumilos sa isang gumaganang sistema (x sa Fig. 1). Ang AV circuit kung saan ipinapadala ang feedback ay tinatawag na feedback loop, linya, o channel.

kanin. 1.

Ang channel mismo ay maaaring maglaman ng anumang sistema (D, Fig. 2) na nagbabago sa halaga ng output sa proseso ng paghahatid nito. Sa kasong ito, ang feedback mula sa output ng system hanggang sa input nito ay sinasabing nangyayari gamit o sa pamamagitan ng D system.

kanin. 2.

Ang feedback ay isa sa pinakamahalagang konsepto sa electronics at automatic control theory. Ang mga konkretong halimbawa ng pagpapatupad ng mga system na naglalaman ng feedback ay matatagpuan sa pag-aaral ng iba't ibang uri ng mga proseso sa mga awtomatikong sistema, mga buhay na organismo, mga istrukturang pang-ekonomiya, atbp.

Dahil sa pagiging pangkalahatan ng konsepto, na naaangkop sa iba't ibang larangan ng agham at teknolohiya, ang terminolohiya sa larangang ito ay hindi itinatag, at ang bawat tiyak na larangan ng kaalaman, bilang panuntunan, ay gumagamit ng sarili nitong terminolohiya.

Halimbawa, sa mga awtomatikong sistema ng kontrol malawakang ginagamit mga konsepto ng negatibo at positibong feedback, na tumutukoy sa koneksyon sa pagitan ng output ng system at ng input nito sa pamamagitan ng gain connection na may katumbas na negatibo o positibong pakinabang.

Sa teorya ng mga electronic amplifier, ang kahulugan ng mga terminong ito ay naiiba: ang feedback ay tinatawag na negatibo, na binabawasan ang ganap na halaga ng kabuuang pakinabang, at positibo - pinatataas ito.

Depende sa mga pamamaraan ng pagpapatupad sa teorya ng mga electronic amplifier ay umiiral kasalukuyang, boltahe at pinagsamang feedback.

Kadalasang kasama ang mga awtomatikong sistema ng kontrol karagdagang pagsusuriginagamit upang patatagin ang mga system o pagbutihin ang mga lumilipas sa mga ito. Minsan sila ay tinatawag pagwawasto at sa kanila ay mayroong mahirap (ginagawa gamit ang isang booster na koneksyon), nababaluktot (ipinatupad sa pamamagitan ng pagkakaiba-iba ng ugnayan), isodromic atbp.

Sa iba't ibang mga sistema palagi mong mahahanap saradong kadena ng impluwensya… Halimbawa, sa fig. 2, ang bahagi B ng sistema ay kumikilos sa bahagi D, at ang huli ay muli sa C. Samakatuwid, ang mga naturang sistema ay tinatawag ding closed-loop system, closed-loop o closed-loop system.

Sa mga kumplikadong sistema, maraming iba't ibang feedback loop ang maaaring umiral. Sa isang multi-element system, ang output ng bawat elemento ay maaaring, sa pangkalahatan, makakaapekto sa mga input ng lahat ng iba pang elemento, kabilang ang sarili nitong input.

Ang bawat epekto ay maaaring isaalang-alang mula sa tatlong pangunahing aspeto: metabolic, energetic at impormasyon. Ang una ay nauugnay sa mga pagbabago sa lokasyon, hugis at komposisyon ng bagay, ang pangalawa sa paglipat at pagbabago ng enerhiya, at ang pangatlo sa paghahatid at pagbabago ng impormasyon.

Sa control theory, tanging ang impormasyong bahagi ng mga impluwensya ang isinasaalang-alang. Kaya, ang feedback ay maaaring tukuyin bilang pagpasa ng impormasyon tungkol sa halaga ng output ng system sa input nito o bilang pagdating ng impormasyon na na-convert ng link ng feedback mula sa output patungo sa input ng system.

Ang prinsipyo ng aparato ay batay sa aplikasyon ng feedback. awtomatikong control system (ACS)… Sa kanila, ang pagkakaroon ng feedback ay nagbibigay ng pagtaas sa immunity sa ingay dahil sa pagbawas sa impluwensya ng interference (z sa Fig. 3) na kumikilos sa harap na bahagi ng system.

kanin. 3.

Kung sa isang linear system na may mga koneksyon na may mga transfer function na Kx (p) at K2 (p) ay inalis mo ang feedback loop, ang imahe x ng output value x ay tinutukoy ng sumusunod na relasyon:

Kung sa kasong ito ang halaga ng output x ay kinakailangan na eksaktong katumbas ng reference na aksyon x *, kung gayon ang kabuuang nakuha ng system K (p) = K1 (p) K2 (p) ay dapat na katumbas ng pagkakaisa at dapat mayroong walang panghihimasok z. Ang pagkakaroon ng z at ang paglihis ng K (p) mula sa pagkakaisa ay nagdudulot ng error e, i.e. ang pagkakaiba

Para sa K (p) = 1 mayroon tayo

Kung isasara natin ngayon ang system gamit ang feedback tulad ng ipinapakita sa Fig. 3, ang imahe ng dami ng output x ay matutukoy ng sumusunod na kaugnayan:

Ito ay sumusunod mula sa kaugnayan na para sa isang sapat na malaking pakinabang na module Kx (p), ang pangalawang termino ay bale-wala at samakatuwid ang impluwensya ng panghihimasok z ay bale-wala. Kasabay nito, ang halaga ng output quantity x ay mag-iiba nang kaunti sa halaga ng reference variable.

Sa isang closed system na may feedback, posible na makabuluhang bawasan ang impluwensya ng ingay kumpara sa isang bukas na sistema, dahil ang huli ay hindi tumugon sa aktwal na estado ng kinokontrol na bagay, ay "bulag" at "bingi" «hanggang sa isang pagbabago. sa ganitong estado.

Kunin natin ang paglipad ng eroplano bilang isang halimbawa. Kung ang mga timon ng eroplano ay paunang naayos nang may mataas na katumpakan upang ito ay lumipad sa isang tiyak na direksyon, at kung sila ay naayos nang mahigpit, kung gayon ang mga bugso ng hangin at iba pang mga random at hindi inaasahang mga kadahilanan ay magpapatumba sa eroplano sa nais na kurso.

Tanging ang feedback system (autopilot) ang makakapagtama sa posisyon, na kayang ihambing ang ibinigay na kurso x * sa aktwal na x at, depende sa resultang paglihis, baguhin ang posisyon ng timon.

Ang mga feedback system ay kadalasang sinasabing dahil sa error (discrepancy). Kung ang link Kx (p) ay isang amplifier na may sapat na malaking pakinabang, pagkatapos ay sa ilalim ng ilang mga kundisyon na ipinataw sa paglipat ng function K2 (p) sa natitirang bahagi ng paraan, ang closed-loop system ay nananatiling matatag.

Sa kasong ito, maaaring maliit ang steady-state na error e. Sapat na ito ay lumilitaw sa input ng amplifier Kx (p) upang ang isang sapat na malaking boltahe ay nabuo at nabuo sa output nito, na awtomatikong nagbabayad para sa pagkagambala at nagbibigay ng tulad ng isang halaga ng x kung saan ang pagkakaiba e= x * — ang x ay magiging sapat na maliit.Ang pinakamaliit na pagtaas sa e ay nagdudulot ng hindi katimbang na mas malaking pagtaas sa ti... Samakatuwid, ang anumang (sa loob ng mga praktikal na limitasyon) interference z ay maaaring mabayaran, at higit pa rito, na may arbitraryong maliit na halaga ng error na e, ang high-gain maneuvering path ay madalas na tinatawag na malalim.

Ang feedback sa mga mixed system ay nagaganap din sa panahon ng paggana ng mga kumplikadong sistema na binubuo ng mga bagay na may iba't ibang kalikasan, ngunit kumikilos nang may layunin. Ito ang mga system: operator (tao) at makina, guro at estudyante, lecturer at audience, human at learning device.

Sa lahat ng mga halimbawang ito ay nakikitungo tayo sa isang saradong hanay ng mga impluwensya. Sa pamamagitan ng mga channel ng feedback, ang operator ay tumatanggap ng impormasyon tungkol sa likas na katangian ng paggana ng kinokontrol na makina, ang tagapagsanay - impormasyon tungkol sa pag-uugali ng mag-aaral at ang mga resulta ng pagsasanay, atbp. Sa lahat ng mga kasong ito, sa proseso ng paggana, pareho ang nilalaman ng impormasyong ipinadala sa pamamagitan ng mga channel, at ang mga channel mismo ay nagbabago nang malaki.