Mis on tagasiside elektroonikas ja automaatikas

Tagasiside on iga süsteemi C väljundväärtuse mõju (joonis 1) sama süsteemi sisendile. Laiem tagasiside — süsteemi toimimise tulemuste mõju selle toimimise olemusele.

Lisaks väljundi hulgale võivad toimivale süsteemile mõjuda ka välismõjud (x joonisel 1). AV-ahelat, mille kaudu tagasisidet edastatakse, nimetatakse tagasisideahelaks, liiniks või kanaliks.

Riis. 1.

Kanal ise võib sisaldada mis tahes süsteemi (D, joonis 2), mis teisendab väljundväärtust selle edastamise protsessis. Sel juhul öeldakse, et tagasiside süsteemi väljundist sisendisse toimub D-süsteemi abil või selle kaudu.

Riis. 2.

Tagasiside on elektroonikas ja automaatjuhtimise teoorias üks olulisemaid mõisteid. Konkreetseid näiteid tagasisidet sisaldavate süsteemide rakendamisest võib leida väga erinevate protsesside uurimisel automaatsüsteemides, elusorganismides, majandusstruktuurides jne.

Erinevates teaduse ja tehnoloogia valdkondades rakendatava kontseptsiooni universaalsuse tõttu ei ole selle valdkonna terminoloogiat kehtestatud ja iga konkreetne teadmusvaldkond kasutab reeglina oma terminoloogiat.

Näiteks, automaatjuhtimissüsteemides laialdaselt kasutatud negatiivse ja positiivse tagasiside mõisted, mis määratlevad ühenduse süsteemi väljundi ja selle sisendi vahel läbi võimendusühenduse vastava negatiivse või positiivse võimendusega.

Elektrooniliste võimendite teoorias on nende mõistete tähendus erinev: tagasisidet nimetatakse negatiivseks, mis vähendab üldise võimenduse absoluutväärtust ja positiivset - suurendab seda.

Sõltuvalt teoorias kasutatavatest elektrooniliste võimendite rakendusmeetoditest on olemas vool, pinge ja kombineeritud tagasiside.

Automaatjuhtimissüsteemid sisaldavad sageli täiendavaid arvustusikasutatakse süsteemide stabiliseerimiseks või neis esinevate transientide parandamiseks. Neid nimetatakse mõnikord korrigeeriv ja nende hulgas on raske (teostatakse võimendusühenduse abil), paindlik (rakendatud diferentseeriva suhtega), isodroomne jne.

Erinevates süsteemides leiate alati suletud mõjuahel… Näiteks joonisel fig. 2, süsteemi osa B mõjub osale D ja viimane jälle C. Seetõttu nimetatakse selliseid süsteeme ka nn. suletud ahelaga süsteemid, suletud ahelaga või suletud ahelaga süsteemid.

Keerulistes süsteemides võib eksisteerida palju erinevaid tagasisideahelaid. Mitmeelemendilises süsteemis võib iga elemendi väljund üldiselt mõjutada kõigi teiste elementide sisendeid, sealhulgas oma sisendit.

Iga mõju võib vaadelda kolmest peamisest aspektist: metaboolne, energeetiline ja informatiivne. Esimene on seotud aine asukoha, kuju ja koostise muutumisega, teine ​​energia ülekandmise ja muundumisega ning kolmas info edastamise ja muundumisega.

Kontrolliteoorias vaadeldakse ainult mõjude informatsioonilist külge. Seega saab tagasisidet määratleda kui info edastamine süsteemi väljundväärtuse kohta selle sisendisse või tagasiside lingi abil teisendatava informatsiooni saabumisena väljundist süsteemi sisendisse.

Seadme tööpõhimõte põhineb tagasiside rakendamisel. automaatsed juhtimissüsteemid (ACS)… Nendes annab tagasiside olemasolu mürakindluse suurenemise tänu süsteemi esiosas mõjuvate häirete (z joonisel 3) vähenemisele.

Riis. 3.

Kui ülekandefunktsioonidega Kx (p) ja K2 (p) ühendustega lineaarses süsteemis eemaldate tagasisideahela, siis väljundväärtuse x kujutis x määratakse järgmise seosega:

Kui sel juhul peab väljundväärtus x olema täpselt võrdne võrdlustoiminguga x *, siis süsteemi koguvõimendus K (p) = K1 (p) K2 (p) peab olema võrdne ühtsusega ja ei sega z. z olemasolu ja K (p) kõrvalekalle ühtsusest põhjustavad vea e, s.o. erinevus

Kui K (p) = 1 on meil

Kui nüüd sulgeme süsteemi tagasiside abil, nagu on näidatud joonisel fig. 3, väljundkoguse x kujutis määratakse järgmise seosega:

Seosest järeldub, et piisavalt suure võimendusmooduli Kx (p) korral on teine ​​liige tühine ja seetõttu on interferentsi z mõju tühine. Samal ajal erineb väljundkoguse x väärtus võrdlusmuutuja väärtusest väga vähe.

Tagasisidega suletud süsteemis on võimalik müra mõju oluliselt vähendada võrreldes avatud süsteemiga, kuna viimane ei reageeri juhitava objekti tegelikule olekule, on "pime" ja "kurt" «kuni muudatuseni selles olekus.

Võtame näiteks lennuki lennu. Kui lennuki tüürid on eelreguleeritud suure täpsusega nii, et see lendaks kindlas suunas, ja kui need on jäigalt fikseeritud, siis tuuleiilid ja muud juhuslikud ja ettenägematud tegurid löövad lennuki soovitud kursilt kõrvale.

Asendit on võimeline korrigeerima vaid tagasisidesüsteem (autopiloot), mis suudab võrrelda etteantud kurssi x * tegeliku x-ga ning olenevalt sellest tulenevast kõrvalekaldest muuta rooli asendit.

Sageli öeldakse, et tagasisidesüsteemid on veapõhised (lahknevus). Kui lüli Kx (p) on piisavalt suure võimendusega võimendi, siis teatud tingimustel, mis on ülekandefunktsioonile K2 (p) pandud ülejäänud tee, jääb suletud ahelaga süsteem stabiilseks.

Sel juhul võib püsiseisundi viga e olla meelevaldselt väike. Piisab sellest, et see ilmub võimendi sisendisse Kx (p), et tekiks ja selle väljundis tekiks piisavalt suur pinge, mis kompenseerib automaatselt häired ja annab sellise väärtuse x, mille juures vahe e= x * — x oleks piisavalt väike.Väikseim e kasv põhjustab ti ebaproportsionaalselt suurema suurenemise... Seetõttu saab kompenseerida mis tahes (praktilistes piirides) häireid z ja lisaks on vea e meelevaldselt väikese väärtusega suure võimendusega manööverdamistee sageli nimetatakse sügavaks.

Tagasiside segasüsteemides toimub ka erineva iseloomuga objektidest koosnevate, kuid sihipäraselt toimivate komplekssüsteemide toimimise käigus. Need on süsteemid: operaator (inimene) ja masin, õpetaja ja õpilane, õppejõud ja publik, inimene ja õppeseade.

Kõigis neis näidetes on meil tegemist suletud mõjuahelaga. Tagasisidekanalite kaudu saab operaator infot juhitava masina toimimise olemuse kohta, koolitaja - infot õpilase käitumise ja treeningu tulemuste kohta jne. Kõigil neil juhtudel toimimise käigus on nii kanalite kaudu edastatava teabe sisu ja kanalid ise muutuvad oluliselt.