Шта је повратна информација у електроници и аутоматизацији

Повратна информација је ефекат излазне вредности сваког система Ц (слика 1) на улаз истог система. Шире повратна спрега — утицај резултата функционисања система на природу овог функционисања.

Поред количине излаза, спољни утицаји могу деловати и на систем који функционише (к на сл. 1). АВ коло кроз које се преноси повратна информација назива се повратна петља, линија или канал.

Пиринач. 1.

Сам канал може да садржи било који систем (Д, сл. 2) који трансформише излазну вредност у процесу свог преноса. У овом случају се каже да се повратна спрега од излаза система ка његовом улазу дешава коришћењем или преко Д система.

Пиринач. 2.

Повратна информација је један од најважнијих концепата у електроници и теорији аутоматског управљања. Конкретни примери имплементације система који садрже повратне информације могу се наћи у проучавању широког спектра процеса у аутоматским системима, живим организмима, економским структурама итд.

Због универзалности концепта, применљивог у различитим областима науке и технологије, терминологија у овој области није успостављена, а свака конкретна област знања, по правилу, користи своју терминологију.

На пример, у системима аутоматског управљања широко користе концепти негативне и позитивне повратне информације, који дефинишу везу између излаза система и његовог улаза преко везе појачања са одговарајућим негативним или позитивним појачањем.

У теорији електронских појачавача значење ових појмова је другачије: повратна спрега се назива негативном, што смањује апсолутну вредност укупног појачања, а позитивном - повећава.

У зависности од примене метода у теорији електронских појачавача постоје струја, напон и комбиноване повратне спреге.

Системи аутоматског управљања често укључују додатне рецензијекористи се за стабилизацију система или побољшање прелазних појава у њима. Понекад се зову корективно а међу њима има тешко (изводи се помоћу везе за појачавање), флексибилан (реализовано диференцирајућим односом), изодромски итд.

У различитим системима увек можете пронаћи затворени ланац утицаја… На пример, на сл. 2, део Б система делује на део Д, а овај опет на Ц. Стога се такви системи називају и системи затворене петље, системи затворене петље или затворене петље.

У сложеним системима може постојати много различитих повратних петљи. У систему са више елемената, излаз сваког елемента може, уопштено говорећи, утицати на улазе свих осталих елемената, укључујући и сопствени улаз.

Сваки утицај се може посматрати са три главна аспекта: метаболичког, енергетског и информационог. Први се односи на промене положаја, облика и састава материје, други на пренос и трансформацију енергије, а трећи на пренос и трансформацију информација.

У теорији управљања разматра се само информациона страна утицаја. Дакле, повратна информација се може дефинисати као преношење информација о излазној вредности система на његов улаз или као долазак информације конвертоване повратном везом са излаза на улаз система.

Принцип рада уређаја заснива се на примени повратне спреге. аутоматски контролни системи (АЦС)… Код њих присуство повратне спреге обезбеђује повећање отпорности на буку услед смањења утицаја сметњи (з на сл. 3) које делују у предњем делу система.

Пиринач. 3.

Ако у линеарном систему са везама са преносним функцијама Кк (п) и К2 (п) уклоните повратну петљу, онда је слика к излазне вредности к одређена следећим односом:

Ако се у овом случају тражи да излазна вредност к буде тачно једнака референтној акцији к *, онда укупни добитак система К (п) = К1 (п) К2 (п) мора бити једнак јединици и мора постојати нема сметњи з. Присуство з и одступање К (п) од јединице доводе до грешке е, тј. разлика

За К (п) = 1 имамо

Ако сада затворимо систем користећи повратне информације као што је приказано на Сл. 3, слика излазне величине к биће одређена следећом релацијом:

Из релације следи да је за довољно велики модул појачања Кк (п) други члан занемарљив и самим тим утицај сметње з је занемарљив. Истовремено, вредност излазне величине к ће се веома мало разликовати од вредности референтне променљиве.

У затвореном систему са повратном спрегом могуће је значајно смањити утицај буке у поређењу са отвореним системом, јер овај други не реагује на стварно стање контролисаног објекта, „слеп“ је и „глув“ «до промене у овој држави.

Узмимо за пример лет авионом. Ако су кормила авиона унапред подешена са великом прецизношћу тако да лети у одређеном правцу, и ако су чврсто фиксирана, онда ће удари ветра и други случајни и непредвиђени фактори избацити авион са жељеног курса.

Само систем повратне спреге (аутопилот) је у стању да коригује позицију, који је у стању да упореди дати курс к * са стварним к и, у зависности од резултујућег одступања, промени положај кормила.

За системе за повратне информације се често каже да су вођени грешком (неподударност). Ако је веза Кк (п) појачало са довољно великим појачањем, онда под одређеним условима наметнутим преносној функцији К2 (п) до краја пута, систем затворене петље остаје стабилан.

У овом случају, грешка стабилног стања е може бити произвољно мала. Довољно је да се појави на улазу појачавача Кк (п) па да се на његовом излазу формира довољно велики напон који аутоматски компензује сметње и обезбеђује такву вредност к при којој је разлика е= к * — к би било довољно мало.Најмање повећање е изазива несразмерно веће повећање ти... Дакле, било која (у практичним границама) сметња з може бити компензована, а штавише, са произвољно малом вредношћу грешке е, маневарска путања са великим појачањем је често називан дубоким.

Повратна информација у мешовитим системима се одвија и током функционисања сложених система који се састоје од објеката различите природе, али делују сврсисходно. То су системи: оператер (човек) и машина, наставник и ученик, предавач и публика, човек и уређај за учење.

У свим овим примерима имамо посла са затвореним ланцем утицаја. Путем повратних канала оператер добија информације о природи функционисања контролисане машине, тренер – информације о понашању ученика и резултатима обуке итд. У свим овим случајевима, у процесу функционисања, оба садржај информација које се преносе каналима, а и сами канали значајно се мењају.