Отрицательная и положительная обратная связь кратко

Обновлено: 01.07.2024

Вообще, обратная связь может "творить" достаточно интересные вещи! На рис.10 показана схема селективного усилителя со сложной отрицательной обратной связью.

Перейдем к схеме, в которой присутствуют одновременно и положительная, и отрицательная обратные связи. Такая схема показана на рис.12 .

На рис.16 показана форма напряжения этого генератора. Оно сильно похоже на синусоиду (коей, в принципе, и должно быть).

Получается амплитудный ограничитель сигнала, выходное напряжение которого прекращает расти на уровне ±(Uст+0,6)В , где Uст - напряжение стабилизации стабилитрона, 0,6 В - падение напряжения на стабилитроне, включенном в прямом направлении. Выходная характеристика ограничителя показана на рис.18 .

Сперва рассмотрим Отрицательную Обратную Связь (ООС). Почему? Да потому, что это и есть основной метод регулирования заданного параметра. Под ООС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы подавить (компенсировать) это изменение. Т.е. отрицательная обратная связь "держит" выходной параметр неизменным. Очень важными параметрами обратной связи, даже при правильном выборе передаточной функции являются

скорость реакции на изменение выходного сигнала (временная задержка) - если этот параметр выбран неверно, то либо система входит в режим автоколебаний (слишком маленькое время реакции), либо регулирование не успевает за процессом (слишком большое время реакции).
чувствительность системы к изменению выходного сигнала - если этот параметр выбран неверно, то либо система входит в режим автоколебаний (слишком высокая чувствительность), либо регулирование не успевает за процессом (слишком низкая чувствительность).
предумотренная возможность изменения параметров передаточной функции для задач в которых требуется еще и внешнее регулирование уровня выходного сигнала ( управление выходом) ! заметим, что если мы хотим изменить уровень поддержки постоянного выходного сигнала (регулировать выход системы извне), то задачи поддержания стабильности нового сигнала никуда не исчезают!

Пример ООС 1: Черный ящик "Налоговая инспекция". Время сдачи отчета. Охранник осуществляет отрицательную обратную связь выходного параметра "количество посетителей внутри" с парметром "входящие посетители" открывая и закрывая дверь и ругаясь.
Пример ООС 2: В системе водоснабжения города постоянным параметром для регулирования с помощью ООС является давление. При повышенном водоразборе (утром, вечером) давление падает и при этом система автоматизции повышает производительность насосной станции. Когда водоразбор падет (ночь) - давление повышается и производительность насосов принудительно снижается.

Посмотрим теперь на Положительную Обратную Связь (ПОС). Под ПОС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы усилить (увеличить) это изменение. Т.е. положительная обратная связь "разгоняет" изменение выходного параметра. Из практических общеинженерных применений ПОС следует выделить использование выходного сигнала с временной задержкой для возбуждения системы. Огромное количество электротехнических решений (усилители, автоколебательные системы, генераторы сигналов) базируется именно на явлении ПОС.

Пример ПОС 1: Фонящий микрофон (микрофон установленный недалеко от колонок) сигнал колонок>микрофон>усилитель>сигнал колонок>микрофон.
Пример ПОС 2: Устранение "дребезга контактов" или "влияния шумов срабатывания". Система после срабатывания на некоторое время выключается, но сигнал срабатывания после предустановленной задержки взводит систему опять в рабочее состояние.

! заметим, что и пошаговое регулирование и непрерывное регулирование прекрасно вписываются в концепцию обратной связи!

Связь – те воздействия элемента друг на друга, которые объединяют элементы в единое целое, а также перемещение, преобразование вещества энергии информации.

Связь – наличие зависимости между элементами.

Существует два основных вида связи:

Различием между ними состоит в том, что прямая обеспечивает передачу воздействия или информации с выхода одного элемента на вход другого, а обратная с выхода некоторого элемента на вход того же элемента.

Положи́тельная обра́тная связь (ПОС) — тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых (автоколебательных) систем, называемых генераторы (производители).

Автогенератор на основе усилителя с мостом Вина в цепи положительной обратной связи является примером частотно-зависимой ПОС.

Если цифровой логический элемент охватить небольшой ПОС, получится схема с гистерезисом (или триггер Шмитта), которая с успехом применяется для устранения дребезга контактов, устранения ложных срабатываний датчиков (или кабельных приёмников) от влияния помех, и др.

Нелинейная положительная обратная связь ведёт к тому, что система начинает развиваться в режиме с обострением.

Положительные обратные связи (ПОС) можно наблюдать, например, в рыночной экономике. Управляющим объект - капиталист, эксплуатирующий наемных рабочих - стремится к получению максимальной прибыли. Капитализируя полученную прибыль, то есть расширяя свое присутствие на рынке, капиталист получает еще большую устойчивость и, соответственно, еще большие возможности для извлечения прибыли.

Обратная связь – одно из фундаментальных понятий теории систем. Обратная связь — предназначена для выполнения следующих операций: - сравнение данных на входе с результатами на выходе с выявлением их качественно-количественного различия; - оценка содержания и смысла различия; - выработка решения, вытекающего из различия; - воздействие на ввод. С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информации о работе, выполненной объектом управления, сравнивается с сигналом, задающим содержание и объем работы (например, план). В случае возникновения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы принимаются меры по его устранению. Обратная связь может быть: – отрицательной – противодействующей тенденциям изменения выходного параметра, т.е. направленной на сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра (например, стабилизацию количества выпускаемой продукции и т.п.); – положительной – сохраняющей тенденции происходящих в системе изменений того или иного выходного параметра (что используется при моделировании развивающихся систем). Единственное назначение обратной связи – изменение идущего процесса. Обратная связь может быть: 1) объектом отдельного процесса подсистемы; 2) объектом интегрированного процесса подсистемы; 3) распределённым по времени объектом, возвращающим выход подсистемы с высшим приоритетом (более поздний по времени) для сравнения с критерием подсистемы низшего приоритета (более раннего по времени).

1. скорость реакции на изменение выходного сигнала (временная задержка) - если этот параметр выбран неверно, то либо система входит в режим автоколебаний (слишком маленькое время реакции), либо регулирование не успевает за процессом (слишком большое время реакции).

2. чувствительность системы к изменению выходного сигнала - если этот параметр выбран неверно, то либо система входит в режим автоколебаний (слишком высокая чувствительность), либо регулирование не успевает за процессом (слишком низкая чувствительность).

3. предумотренная возможность изменения параметров передаточной функции для задач в которых требуется еще и внешнее регулирование уровня выходного сигнала ( управление выходом) ! заметим, что если мы хотим изменить уровень поддержки постоянного выходного сигнала (регулировать выход системы извне), то задачи поддержания стабильности нового сигнала никуда не исчезают!

· Пример ООС 1: Черный ящик "Налоговая инспекция". Время сдачи отчета. Охранник осуществляет отрицательную обратную связь выходного параметра "количество посетителей внутри" с парметром "входящие посетители" открывая и закрывая дверь и ругаясь.

· Пример ООС 2: В системе водоснабжения города постоянным параметром для регулирования с помощью ООС является давление. При повышенном водоразборе (утром, вечером) давление падает и при этом система автоматизции повышает производительность насосной станции. Когда водоразбор падет (ночь) - давление повышается и производительность насосов принудительно снижается.

· Пример ПОС 1: Фонящий микрофон (микрофон установленный недалеко от колонок) сигнал колонок>микрофон>усилитель>сигнал колонок>микрофон.

· Пример ПОС 2: Устранение "дребезга контактов" или "влияния шумов срабатывания". Система после срабатывания на некоторое время выключается, но сигнал срабатывания после предустановленной задержки взводит систему опять в рабочее состояние.

Максимаксный критерий (критерий абсолютного оптимизма) в теории принятия решений в условиях полной неопределенности. Алгоритм выбора оптимальной стратегии на основе данного критерия.

Оптимальное решение — система а1. Критерий максимакса - самый оптимистический критерий. Те, кто предпочитает им пользоваться, всегда надеются на лучшее состояние обстановки и, естественно, в большой степени рискуют.

Критерий максимина (критерий рационального пессимизма Вальда) в теории принятия решений в условиях полной неопределенности. Алгоритм выбора оптимальной стратегии на основе данного критерия.

Сложное поведение чаще всего представляет собой результат взаимодействия обратных связей между компонентами системы, но никак не являются результатом сложности компонентов. Динамика системы в общем представляется как результат взаимодействия двух типов петель обратной связи, положительной (или самоукрепляющей - self-reinforcing) и отрицательной (или уравновешивающей - balancing). Отрицательные петли противодействуют изменениям.

Если в сигаретах будет содержаться меньше никотина, о курильщики должны потребить больше сигарет, чтобы получить ту дозу никотина, в которой они нуждаются. Привлекательный во всех отношениях город, станет центром, куда будут съезжаться с близлежащих территорий, что станет причиной повышения уровня безработицы, цен, а также переполненности школ и детских садов, увеличения транспорта на дороге и т.д.

Это будет происходить до тех пор, пока все эти факторы не снизят привлекательность города до уровня других городов и ниже, где эти люди захотят жить и работать. Данные петли описывают процессы, которые имеют тенденцию к ограничению изменений, тенденцию поиска баланса и равновесия.

Положительная обратная связь

Особенность положительных петель в том, что они самоукрепляют.

Большее количество куриц несёт большее количество яиц, и которых появляются всё новые и новые курицы, тем самым увеличивая число яиц и так до бесконечности.

Эта самоукрепляющая петля идентифицируется полярностью R (self-reinforcing). В случае, если бы это было единственное действие в системе курица-яйцо, то число куриц и яиц росло по экспоненте.

Очевидно, что никакое реальное число не может расти до бесконечности, в силу этого должны присутствовать пределы роста. Такие пределы создаются отрицательными обратными связями.

Читайте также: