Kas ir atgriezeniskā saite elektronikā un automatizācijā

Atgriezeniskā saite ir katras sistēmas C izejas vērtības ietekme (1. att.) uz vienas un tās pašas sistēmas ievadi. Plašāka atgriezeniskā saite — sistēmas funkcionēšanas rezultātu ietekme uz šīs funkcionēšanas būtību.

Papildus izlaides apjomam uz funkcionējošu sistēmu var iedarboties arī ārējās ietekmes (x 1. att.). AV ķēdi, caur kuru tiek pārraidīta atgriezeniskā saite, sauc par atgriezeniskās saites cilpu, līniju vai kanālu.

Rīsi. 1.

Pats kanāls var saturēt jebkuru sistēmu (D, 2. att.), kas pārveido izejas vērtību tās pārraides procesā. Šajā gadījumā tiek teikts, ka atgriezeniskā saite no sistēmas izejas uz tās ievadi notiek, izmantojot vai caur D sistēmu.

Rīsi. 2.

Atsauksmes ir viens no svarīgākajiem jēdzieniem elektronikas un automātiskās vadības teorijā. Konkrētus atgriezenisko saiti saturošu sistēmu ieviešanas piemērus var atrast, pētot visdažādākos procesus automātiskajās sistēmās, dzīvos organismos, ekonomiskajās struktūrās utt.

Tā kā jēdziens ir universāls, piemērojams dažādās zinātnes un tehnikas jomās, terminoloģija šajā jomā nav noteikta, un katrai konkrētai zināšanu jomai parasti tiek izmantota sava terminoloģija.

Piemēram, automātiskajās vadības sistēmās plaši lietots negatīvās un pozitīvas atgriezeniskās saites jēdzieni, kas nosaka savienojumu starp sistēmas izvadi un tās ievadi caur pastiprinājuma savienojumu ar atbilstošu negatīvu vai pozitīvu pastiprinājumu.

Elektronisko pastiprinātāju teorijā šo terminu nozīme ir atšķirīga: atgriezeniskā saite tiek saukta par negatīvu, kas samazina kopējā pastiprinājuma absolūto vērtību, bet pozitīva - to palielina.

Atkarībā no ieviešanas metodes elektronisko pastiprinātāju teorijā pastāv strāva, spriegums un kombinētās atgriezeniskās saites.

Automātiskās vadības sistēmas bieži ietver papildu atsauksmesizmanto, lai stabilizētu sistēmas vai uzlabotu pārejas tajās. Tos dažreiz sauc koriģējoša un starp tiem ir grūti (veikts, izmantojot pastiprinātāja savienojumu), elastīgs (īstenots ar diferencējošu attiecību), izodroms utt.

Dažādās sistēmās jūs vienmēr varat atrast slēgta ietekmes ķēde… Piemēram, att. 2, sistēmas B daļa iedarbojas uz daļu D, bet pēdējā atkal uz C. Tāpēc šādas sistēmas sauc arī slēgta cikla sistēmas, slēgta cikla vai slēgta cikla sistēmas.

Sarežģītās sistēmās var pastāvēt daudzas dažādas atgriezeniskās saites cilpas. Vairāku elementu sistēmā katra elementa izvade, vispārīgi runājot, var ietekmēt visu pārējo elementu ievadi, ieskaitot savu ievadi.

Katru ietekmi var aplūkot no trim galvenajiem aspektiem: vielmaiņas, enerģētiskā un informatīvā. Pirmā ir saistīta ar matērijas atrašanās vietas, formas un sastāva izmaiņām, otrā ar enerģijas pārnesi un pārveidošanu, bet trešā ar informācijas pārraidi un transformāciju.

Kontroles teorijā tiek aplūkota tikai ietekmes informatīvā puse. Tādējādi atgriezenisko saiti var definēt kā informācijas nodošana par sistēmas izejas vērtību tās ievadei vai kā atgriezeniskās saites saites pārveidotās informācijas ienākšana no izejas uz sistēmas ievadi.

Ierīces darbības princips ir balstīts uz atgriezeniskās saites piemērošanu. automātiskās vadības sistēmas (ACS)… Tajos atgriezeniskās saites klātbūtne nodrošina trokšņu noturības palielināšanos, jo samazinās traucējumu ietekme (z 3. att.), kas darbojas sistēmas priekšējā daļā.

Rīsi. 3.

Ja lineārā sistēmā ar savienojumiem ar pārsūtīšanas funkcijām Kx (p) un K2 (p) jūs noņemat atgriezeniskās saites cilpu, tad izejas vērtības x attēlu x nosaka šāda sakarība:

Ja šajā gadījumā izejas vērtībai x ir jābūt precīzi vienādai ar atsauces darbību x *, tad sistēmas kopējam pastiprinājumam K (p) = K1 (p) K2 (p) jābūt vienādam ar vienību un jābūt nav traucējumu z. Z klātbūtne un K (p) novirze no vienotības rada kļūdu e, t.i. atšķirība

K (p) = 1 mums ir

Ja tagad aizveram sistēmu, izmantojot atgriezenisko saiti, kā parādīts attēlā. 3, izvades daudzuma x attēlu noteiks šāda attiecība:

No sakarības izriet, ka pietiekami lielam pastiprinājuma modulim Kx (p) otrais loceklis ir niecīgs un tāpēc traucējumu z ietekme ir niecīga. Tajā pašā laikā izvades daudzuma x vērtība ļoti maz atšķirsies no atsauces mainīgā vērtības.

Slēgtā sistēmā ar atgriezenisko saiti ir iespējams ievērojami samazināt trokšņa ietekmi salīdzinājumā ar atvērtu sistēmu, jo pēdējā nereaģē uz kontrolējamā objekta faktisko stāvokli, ir "akla" un "kurls" «līdz izmaiņām šajā stāvoklī.

Kā piemēru ņemsim lidojumu ar lidmašīnu. Ja lidmašīnas stūres ir iepriekš noregulētas ar augstu precizitāti, lai tā lidotu noteiktā virzienā, un ja tās ir stingri fiksētas, tad vēja brāzmas un citi nejauši un neparedzēti faktori izsitīs lidmašīnu no vēlamā kursa.

Pozīciju koriģēt spēj tikai atgriezeniskās saites sistēma (autopilots), kas spēj salīdzināt doto kursu x * ar faktisko x un atkarībā no radušās novirzes mainīt stūres pozīciju.

Bieži tiek teikts, ka atgriezeniskās saites sistēmas ir saistītas ar kļūdām (neatbilstību). Ja saite Kx (p) ir pastiprinātājs ar pietiekami lielu pastiprinājumu, tad noteiktos apstākļos, kas uzlikti pārsūtīšanas funkcijai K2 (p), pārējā ceļā slēgtā cikla sistēma paliek stabila.

Šajā gadījumā līdzsvara stāvokļa kļūda e var būt patvaļīgi maza. Pietiek ar to, ka tas parādās pastiprinātāja ieejā Kx (p), lai veidojas pietiekami liels spriegums un veidojas tā izejā, kas automātiski kompensē traucējumus un nodrošina tādu x vērtību, pie kuras starpība e= x * — x būtu pietiekami mazs.Mazākais e pieaugums izraisa nesamērīgi lielāku ti pieaugumu... Tāpēc jebkuru (praktiskās robežās) traucējumus z var kompensēt, un turklāt ar patvaļīgi mazu kļūdas e vērtību manevrēšanas ceļš ar augstu pastiprinājumu ir bieži sauc par dziļu.

Atgriezeniskā saite jauktajās sistēmās notiek arī sarežģītu sistēmu funkcionēšanas laikā, kas sastāv no dažāda rakstura objektiem, bet darbojas mērķtiecīgi. Tās ir sistēmas: operators (cilvēks) un mašīna, skolotājs un students, pasniedzējs un auditorija, cilvēks un mācību ierīce.

Visos šajos piemēros mums ir darīšana ar slēgtu ietekmju ķēdi. Caur atgriezeniskās saites kanāliem operators saņem informāciju par vadāmās mašīnas darbības būtību, treneris - informāciju par skolēna uzvedību un apmācības rezultātiem utt.. Visos šajos gadījumos funkcionēšanas procesā gan pa kanāliem pārraidītās informācijas saturs un paši kanāli būtiski mainās.