Зворотний зв'язок
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Зворо́тний зв'язо́к - вплив результату функціонування якої небудь системи на характер її подальшого функціонування. Термін "зворотний зв'язок" використовують стосовно протікання процесів в соціальних, біологічних, технічних, економічних і інших системах, а також в кібернетиці[1] та теорії автоматичного регулювання та управління.
Одне з перших досліджень впливу зворотного зв'язку на результат функціонування системи було виконане Майклом Фарадеем в популярній роботі "Історія свічки".
Зміст |
[ред.] Типи зворотного зв'язку
За характером впливу розрізняють[2]:
- додатний (позитивний) та від'ємний (негативний) зворотний зв'язок:
- додатний зворотний зв'язок впливає на систему таким чином, що збільшує вихідний результат її функціонування. В теорії автоматичного управління додатний зворотний зв'язок реалізується шляхом передачі на вхід системи частини вихідного сигналу таким чином, що сигнал зворотного зв'язку співпадає у фазі з вхідним сигналом, що є еквівалентним збільшенню вхідного сигнала. В окремих випадках дотний зв'язок може призводити до генерації в системі - коли будь яка флуктуація в системі передається на її вхід і підсилюється, завдяки чому в системі виникають незатухаючі коливання.
-
- від'ємний зворотний зв'язок впливає на систему таким чином, що зменшує вихідний результат її функціонування. В теорії автоматичного управління від'ємний зворотний зв'язок реалізується шляхом передачі на вхід системи частини вихідного сигналу таким чином, що сигнал зворотного зв'язку знаходиться у протифазі з вхідним сигналом, що є еквівалентним зменшенню вхідного сигнала, що призводить до зниження коефіцієнта підсилення системи, але при цьому також підвищується стійкість системи та зменьшується похибка та інерційність системи.
- жорсткий та гнучкий (elastic feedback) зворотний зв'язок:
- жорсткий зворотний зв'язок діє в усталеному і перехідному режимах роботи системи.
-
- гнучкий зворотний зв'язок діє тільки у перехідному режимі роботи системи, несе інформацію про швидкість змін в системі. В теорії автоматичного управління реалізується додаванням в контур зворотного зв'язку диференцюючих елементів.
- загальний та місцевий зворотний зв'язок.
- загальний зворотний зв'язок формується за рахунок передачі результату функціонування всієї системи на її вхід.
-
- місцевий зворотний зв'язок формується за рахунок передачі результату функціонування окремої ланки системи на вхід цієї ланки.
[ред.] Математичне формулювання
Нехай вхідний сигнал u і вихідний сигнал U певного об'єкту (чорної скриньки) зв'язані лінійним співвідношенням
,
де k — коефіцієнт підсилення.
Якщо на вхід системи подати крім сигнала u ще й частково сигнал із виходу, так що загальний вхідний сигнал стане u + αU, де α — певний коефіцієнт зворотного зв'язку, то отримаємо
.
В такому випадку вихідний сигнал визначатиметься формулою
.
При додатних значеннях α вихідний сигнал посилюватиметься, але стабільність падатиме. При α = 1/k вихідний сигнал стане нескінченно великим (насправді в такому випадку система вийде з лінійного режиму).
При від'ємних значеннях α підсилення зменшується й система стабілізується.
[ред.] Література
- Л. фон Берталанфи "ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ - КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР"
- Папушин Ю. Л., Білецький В. С. Основи автоматизації гірничого виробництва. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2007. — 168 с.
- Іванов А. О. Теорія автоматичного керування: Підручник. — Дніпропетровськ: Національний гірничий університет. — 2003. — 250 с.
- Енциклопедія кібернетики. тт. 1, 2. — К.: Головна редакція УРЕ, 1973. — 584 с.
