Kas yra grįžtamasis ryšys elektronikoje ir automatikoje

Grįžtamasis ryšys – tai kiekvienos sistemos C išėjimo reikšmės (1 pav.) poveikis tos pačios sistemos įėjimui. Platesnis grįžtamasis ryšys — sistemos veikimo rezultatų įtaka šio funkcionavimo pobūdžiui.

Be produkcijos kiekio, veikiančią sistemą gali veikti ir išorinis poveikis (x 1 pav.). AV grandinė, per kurią perduodamas grįžtamasis ryšys, vadinama grįžtamojo ryšio kilpa, linija arba kanalu.

Ryžiai. 1.

Pačiame kanale gali būti bet kokia sistema (D, 2 pav.), kuri transformuoja išvesties reikšmę jos perdavimo procese. Šiuo atveju teigiama, kad grįžtamasis ryšys iš sistemos išvesties į jos įvestį atsiranda naudojant D sistemą arba per ją.

Ryžiai. 2.

Grįžtamasis ryšys yra viena iš svarbiausių elektronikos ir automatinio valdymo teorijos sąvokų. Konkrečių sistemų, turinčių grįžtamąjį ryšį, įgyvendinimo pavyzdžių galima rasti tiriant įvairiausius procesus automatinėse sistemose, gyvuose organizmuose, ekonominėse struktūrose ir kt.

Dėl sąvokos universalumo, taikytinos įvairiose mokslo ir technologijų srityse, šios srities terminija nėra nusistovėjusi, o kiekviena konkreti žinių sritis, kaip taisyklė, vartoja savo terminus.

Pavyzdžiui, automatinėse valdymo sistemose plačiai naudojamas neigiamo ir teigiamo grįžtamojo ryšio sampratos, kurie apibrėžia ryšį tarp sistemos išėjimo ir jos įvesties per stiprinimo ryšį su atitinkamu neigiamu arba teigiamu padidėjimu.

Elektroninių stiprintuvų teorijoje šių terminų reikšmė yra skirtinga: grįžtamasis ryšys vadinamas neigiamu, kuris sumažina absoliučią bendrojo stiprinimo vertę, o teigiamas - padidina.

Priklausomai nuo įgyvendinimo metodų elektroninių stiprintuvų teorijoje egzistuoja srovė, įtampa ir kombinuotas grįžtamasis ryšys.

Automatinės valdymo sistemos dažnai apima papildomos apžvalgosnaudojami sistemoms stabilizuoti arba pereinamiesiems veiksniams jose pagerinti. Jie kartais vadinami korekcinis ir tarp jų yra sunku (atliekama naudojant stiprintuvo jungtį), lankstus (įgyvendinama diferencijuojant santykį), izodrominis ir tt

Įvairiose sistemose visada galite rasti uždara įtakos grandinė… Pavyzdžiui, pav. 2, sistemos dalis B veikia D dalį, o pastaroji vėlgi C. Todėl tokios sistemos dar vadinamos uždaro ciklo sistemos, uždaro ciklo arba uždaro ciklo sistemos.

Sudėtingose ​​sistemose gali būti daug skirtingų grįžtamojo ryšio linijų. Kelių elementų sistemoje kiekvieno elemento išvestis, paprastai kalbant, gali paveikti visų kitų elementų įvestis, įskaitant savo įvestį.

Kiekvienas poveikis gali būti vertinamas trimis pagrindiniais aspektais: metaboliniu, energetiniu ir informaciniu. Pirmoji susijusi su materijos vietos, formos ir sudėties pokyčiais, antroji – su energijos perdavimu ir transformacija, trečioji – su informacijos perdavimu ir transformavimu.

Kontrolės teorijoje nagrinėjama tik informacinė įtakos pusė. Taigi grįžtamąjį ryšį galima apibrėžti kaip informacijos apie sistemos išvesties vertę perdavimas į jos įvestį arba kaip grįžtamojo ryšio ryšiu konvertuojamos informacijos gavimas iš išvesties į sistemos įvestį.

Prietaiso veikimo principas pagrįstas grįžtamojo ryšio taikymu. automatinės valdymo sistemos (ACS)… Juose grįžtamasis ryšys padidina atsparumą triukšmui dėl trukdžių (z 3 pav.), veikiančių priekinėje sistemos dalyje, įtakos sumažėjimo.

Ryžiai. 3.

Jei linijinėje sistemoje su jungtimis su perdavimo funkcijomis Kx (p) ir K2 (p) pašalinate grįžtamojo ryšio kilpą, tada išvesties reikšmės x vaizdas x nustatomas pagal šį ryšį:

Jei šiuo atveju išvesties reikšmė x turi būti lygiai lygi atskaitos veiksmui x *, tai bendras sistemos stiprinimas K (p) = K1 (p) K2 (p) turi būti lygus vienetui ir turi būti jokių trukdžių z. z buvimas ir K (p) nuokrypis nuo vienybės sukelia klaidą e, t.y. skirtumas

Jei K (p) = 1, turime

Jei dabar uždarysime sistemą naudodami grįžtamąjį ryšį, kaip parodyta Fig. 3, išvesties kiekio x vaizdas bus nustatomas pagal šį ryšį:

Iš ryšio išplaukia, kad pakankamai dideliam stiprinimo moduliui Kx (p) antrasis narys yra nereikšmingas, todėl trukdžių z įtaka yra nereikšminga. Tuo pačiu metu išvesties kiekio x reikšmė labai mažai skirsis nuo atskaitos kintamojo reikšmės.

Uždaroje sistemoje su grįžtamuoju ryšiu galima žymiai sumažinti triukšmo įtaką, palyginti su atvira sistema, nes pastaroji nereaguoja į faktinę valdomo objekto būseną, yra „aklas“ ir „kurčias“ «iki pasikeitimo šioje būsenoje.

Kaip pavyzdį paimkime skrydį lėktuvu. Jei lėktuvo vairai iš anksto sureguliuoti labai tiksliai, kad jis skristų tam tikra kryptimi, o tvirtai pritvirtinus, tai vėjo gūsiai ir kiti atsitiktiniai bei nenumatyti veiksniai išmuš lėktuvą iš norimo kurso.

Padėtį koreguoti sugeba tik grįžtamojo ryšio sistema (autopilotas), kuri gali palyginti duotą kursą x * su tikruoju x ir, priklausomai nuo gauto nuokrypio, pakeisti vairo padėtį.

Dažnai sakoma, kad grįžtamojo ryšio sistemos yra pagrįstos klaidomis (neatitikimu). Jei ryšys Kx (p) yra stiprintuvas, turintis pakankamai didelį stiprinimą, tada tam tikromis sąlygomis, nustatytomis perdavimo funkcijai K2 (p), likusį kelią uždarojo ciklo sistema išlieka stabili.

Šiuo atveju pastovios būsenos paklaida e gali būti savavališkai maža. Pakanka, kad jis atsirastų stiprintuvo Kx įėjime (p), kad susidarytų pakankamai didelė įtampa ir jos išėjime susidarytų pakankamai didelė įtampa, kuri automatiškai kompensuoja trukdžius ir suteikia tokią x reikšmę, kuriai esant skirtumas e= x * — x būtų pakankamai mažas.Mažiausias e padidėjimas sukelia neproporcingai didesnį ti padidėjimą... Todėl bet kokie (praktinėse ribose) trukdžiai z gali būti kompensuojami, be to, esant savavališkai mažai klaidos e reikšmei, didelio stiprumo manevravimo kelias yra dažnai vadinamas giliu.

Grįžtamasis ryšys mišriose sistemose vyksta ir funkcionuojant sudėtingoms sistemoms, susidedančioms iš skirtingo pobūdžio objektų, tačiau veikiančių tikslingai. Tai sistemos: operatorius (žmogus) ir mašina, mokytojas ir studentas, dėstytojas ir auditorija, žmogus ir mokymosi įrenginys.

Visuose šiuose pavyzdžiuose susiduriame su uždara įtakų grandine. Per grįžtamojo ryšio kanalus operatorius gauna informaciją apie valdomos mašinos veikimo pobūdį, treneris - informaciją apie mokinio elgesį ir mokymo rezultatus ir tt Visais šiais atvejais veikimo procese tiek kanalais perduodamos informacijos turinys, o patys kanalai labai kinta.