O que é feedback em eletrônica e automação

A realimentação é o efeito do valor de saída de cada sistema C (Fig. 1) na entrada do mesmo sistema. Mais amplo feedback — a influência dos resultados do funcionamento do sistema na natureza desse funcionamento.

Além da quantidade de saída, influências externas também podem atuar em um sistema em funcionamento (x na Fig. 1). O circuito AV através do qual o feedback é transmitido é chamado de loop, linha ou canal de feedback.

Arroz. 1.

O próprio canal pode conter qualquer sistema (D, Fig. 2) que transforme o valor de saída no processo de sua transmissão. Nesse caso, diz-se que a realimentação da saída do sistema para sua entrada ocorre usando ou por meio do sistema D.

Arroz. 2.

A realimentação é um dos conceitos mais importantes em eletrônica e teoria de controle automático. Exemplos concretos da implementação de sistemas contendo feedback podem ser encontrados no estudo de uma ampla variedade de processos em sistemas automáticos, organismos vivos, estruturas econômicas, etc.

Devido à universalidade do conceito, aplicável em vários campos da ciência e tecnologia, a terminologia neste campo não é estabelecida, e cada campo específico do conhecimento, via de regra, utiliza sua própria terminologia.

Por exemplo, em sistemas de controle automático amplamente utilizado conceitos de feedback negativo e positivo, que definem a conexão entre a saída do sistema e sua entrada através de uma conexão de ganho com um ganho negativo ou positivo correspondente.

Na teoria dos amplificadores eletrônicos, o significado desses termos é diferente: o feedback é chamado negativo, que reduz o valor absoluto do ganho geral e positivo - aumenta.

Dependendo dos métodos de implementação na teoria de amplificadores eletrônicos existem feedbacks de corrente, tensão e combinados.

Os sistemas de controle automático geralmente incluem comentários adicionaisusado para estabilizar sistemas ou melhorar transientes neles. Às vezes são chamados corretivo e entre eles estão duro (executado usando uma conexão de reforço), flexível (implementado por relação de diferenciação), isodrômico etc.

Em diferentes sistemas, você sempre pode encontrar cadeia fechada de influência… Por exemplo, na fig. 2, a parte B do sistema atua na parte D e esta novamente em C. Portanto, esses sistemas também são chamados sistemas de malha fechada, sistemas de malha fechada ou sistemas de malha fechada.

Em sistemas complexos, podem existir muitos loops de feedback diferentes. Em um sistema multielemento, a saída de cada elemento pode, de um modo geral, afetar as entradas de todos os outros elementos, incluindo sua própria entrada.

Cada impacto pode ser considerado sob três aspectos principais: metabólico, energético e informacional. A primeira está relacionada com mudanças na localização, forma e composição da matéria, a segunda com a transferência e transformação de energia e a terceira com a transmissão e transformação de informação.

Na teoria de controle, apenas o lado informativo das influências é considerado. Assim, feedback pode ser definido como passando informações sobre o valor de saída do sistema para sua entrada ou como a chegada de informações convertidas pelo link de realimentação da saída para a entrada do sistema.

O princípio do dispositivo é baseado na aplicação de feedback. sistemas de controle automático (ACS)… Nelas, a presença de realimentação proporciona um aumento da imunidade a ruídos devido à redução da influência de interferências (z na Fig. 3) atuantes na parte frontal do sistema.

Arroz. 3.

Se em um sistema linear com conexões com funções de transferência Kx (p) e K2 (p) você remover o loop de realimentação, a imagem x do valor de saída x é determinada pela seguinte relação:

Se, neste caso, for necessário que o valor de saída x seja exatamente igual à ação de referência x *, então o ganho total do sistema K (p) = K1 (p) K2 (p) deve ser igual à unidade e deve haver sem interferência z. A presença de z e o desvio de K (p) da unidade dão origem a um erro e, ou seja, a diferença

Para K(p) = 1 temos

Se agora fecharmos o sistema usando feedback como mostrado na Fig. 3, a imagem da quantidade de saída x será determinada pela seguinte relação:

Segue-se da relação que para um módulo de ganho suficientemente grande Kx (p), o segundo termo é desprezível e, portanto, a influência da interferência z é desprezível. Ao mesmo tempo, o valor da quantidade de saída x diferirá muito pouco do valor da variável de referência.

Num sistema fechado com realimentação é possível reduzir significativamente a influência do ruído face a um sistema aberto, uma vez que este último não responde ao estado real do objeto controlado, é “cego” e “surdo” «até uma mudança neste estado.

Tomemos como exemplo um vôo de avião. Se os lemes do avião forem pré-ajustados com alta precisão para que ele voe em uma determinada direção e se forem fixados rigidamente, rajadas de vento e outros fatores aleatórios e imprevistos tirarão o avião do curso desejado.

Somente o sistema de feedback (piloto automático) é capaz de corrigir a posição, que é capaz de comparar o curso dado x* com o x real e, dependendo do desvio resultante, alterar a posição do leme.

Costuma-se dizer que os sistemas de feedback são orientados por erros (discrepância). Se o link Kx (p) for um amplificador com um ganho suficientemente grande, então, sob certas condições impostas à função de transferência K2 (p), o resto do caminho, o sistema de malha fechada permanece estável.

Nesse caso, o erro de estado estacionário e pode ser arbitrariamente pequeno. Basta que apareça na entrada do amplificador Kx (p) para que uma tensão suficientemente grande seja formada e seja formada em sua saída, que compensa automaticamente a interferência e fornece um valor de x no qual a diferença e= x * — x seria pequeno o suficiente.O menor aumento em e causa um aumento desproporcionalmente maior em ti... Portanto, qualquer (dentro dos limites práticos) interferência z pode ser compensada e, além disso, com um valor arbitrariamente pequeno do erro e, o caminho de manobra de alto ganho é muitas vezes chamado de profundo.

O feedback em sistemas mistos também ocorre durante o funcionamento de sistemas complexos que consistem em objetos de natureza diferente, mas agindo propositalmente. São sistemas: operador (humano) e máquina, professor e aluno, palestrante e público, humano e dispositivo de aprendizagem.

Em todos esses exemplos, estamos lidando com uma cadeia fechada de influências. Através dos canais de feedback, o operador recebe informações sobre a natureza do funcionamento da máquina controlada, o treinador - informações sobre o comportamento do aluno e os resultados do treinamento, etc. Em todos esses casos, no processo de funcionamento, ambos o conteúdo das informações transmitidas pelos canais e os próprios canais mudam significativamente.