מהו משוב באלקטרוניקה ואוטומציה

משוב הוא ההשפעה של ערך הפלט של כל מערכת C (איור 1) על הקלט של אותה מערכת. רחב יותר משוב - השפעת התוצאות של תפקוד המערכת על אופי תפקוד זה.

בנוסף לכמות התפוקה, השפעות חיצוניות יכולות לפעול גם על מערכת מתפקדת (x באיור 1). מעגל ה-AV שדרכו מועבר המשוב נקרא לולאת משוב, קו או ערוץ.

אורז. 1.

הערוץ עצמו יכול להכיל כל מערכת (D, איור 2) הממיר את ערך הפלט בתהליך השידור שלו. במקרה זה, המשוב מהפלט של המערכת לקלט שלה מתרחש באמצעות או דרך מערכת D.

אורז. 2.

משוב הוא אחד המושגים החשובים ביותר באלקטרוניקה ובתורת הבקרה האוטומטית. דוגמאות קונקרטיות ליישום מערכות המכילות משוב ניתן למצוא בחקר מגוון רחב של תהליכים במערכות אוטומטיות, אורגניזמים חיים, מבנים כלכליים וכו'.

בשל האוניברסליות של המושג, החל בתחומים שונים של מדע וטכנולוגיה, המינוח בתחום זה אינו מבוסס, וכל תחום ידע ספציפי, ככלל, משתמש בטרמינולוגיה משלו.

לדוגמה, במערכות בקרה אוטומטיות בשימוש נרחב מושגים של משוב שלילי וחיובי, המגדירים את הקשר בין הפלט של המערכת לקלט שלה באמצעות חיבור רווח עם רווח שלילי או חיובי מתאים.

בתיאוריה של מגברים אלקטרוניים, המשמעות של מונחים אלה שונה: משוב נקרא שלילי, מה שמפחית את הערך המוחלט של הרווח הכולל, וחיובי - מגדיל אותו.

בהתאם לשיטות היישום בתיאוריה של מגברים אלקטרוניים קיימים זרם, מתח ומשובים משולבים.

מערכות בקרה אוטומטיות כוללות לעתים קרובות ביקורות נוספותמשמש לייצוב מערכות או שיפור ארעיות בהן. לפעמים קוראים להם אֶמְצָעִי מְתַקֵן וביניהם יש קָשֶׁה (מבוצע באמצעות חיבור בוסטר), גָמִישׁ (מיושם על ידי יחס מבדל), איזודרום וכו '

במערכות שונות תמיד אפשר למצוא שרשרת השפעה סגורה... לדוגמה, באיור. 2, חלק ב' של המערכת פועל על חלק ד', והאחרון שוב על ג'. לכן, מערכות כאלה נקראות גם מערכות בלולאה סגורה, מערכות בלולאה סגורה או במעגל סגור.

במערכות מורכבות, יכולות להתקיים לולאות משוב רבות ושונות. במערכת מרובת אלמנטים, הפלט של כל אלמנט יכול, באופן כללי, להשפיע על הקלט של כל האלמנטים האחרים, כולל הקלט שלו.

כל השפעה יכולה להיחשב משלושה היבטים עיקריים: מטבולי, אנרגטי ומידע. הראשון קשור לשינויים במיקומו, בצורתו ובהרכבו של החומר, השני להעברת והתמרה של אנרגיה, והשלישי להעברת מידע והתמרה.

בתורת הבקרה, רק הצד האינפורמטיבי של השפעות נחשב. לפיכך, ניתן להגדיר משוב כ העברת מידע על ערך הפלט של המערכת לקלט שלה או כהגעת מידע שהומר על ידי קישור המשוב מהפלט לקלט של המערכת.

העיקרון של המכשיר מבוסס על יישום משוב. מערכות בקרה אוטומטיות (ACS)... בהם, נוכחות משוב מספקת עלייה בחסינות הרעש עקב הפחתת השפעת ההפרעות (z באיור 3) הפועלת בחלק הקדמי של המערכת.

אורז. 3.

אם במערכת ליניארית עם חיבורים עם פונקציות העברה Kx (p) ו- K2 (p) אתה מסיר את לולאת המשוב, אז התמונה x של ערך הפלט x נקבעת על ידי הקשר הבא:

אם במקרה זה ערך הפלט x נדרש להיות שווה בדיוק לפעולת הייחוס x *, אז הרווח הכולל של המערכת K (p) = K1 (p) K2 (p) חייב להיות שווה לאחדות וחייב להיות ללא הפרעה z. נוכחות z והסטייה של K (p) מאחדות גורמות לשגיאה e, כלומר. ההבדל

עבור K (p) = 1 יש לנו

אם נסגור כעת את המערכת באמצעות משוב כפי שמוצג באיור. 3, התמונה של כמות הפלט x תיקבע על ידי היחס הבא:

מהקשר עולה שעבור מודול רווח גדול מספיק Kx (p), האיבר השני זניח ולכן השפעת ההפרעה z זניחה. יחד עם זאת, הערך של כמות הפלט x יהיה שונה מעט מאוד מערכו של משתנה הייחוס.

במערכת סגורה עם משוב, ניתן להפחית משמעותית את השפעת הרעש בהשוואה למערכת פתוחה, מאחר שהאחרונה אינה מגיבה למצב הממשי של האובייקט הנשלט, היא "עיוור" ו"חירש" «עד לשינוי במדינה הזאת.

ניקח כדוגמה טיסה במטוס. אם ההגאים של המטוס מכוונים מראש בדיוק רב כך שיעוף לכיוון מסוים, ואם הם מקובעים בצורה נוקשה, אז משבי רוח וגורמים אקראיים ובלתי צפויים אחרים יפילו את המטוס מהמסלול הרצוי.

רק מערכת המשוב (טייס אוטומטי) מסוגלת לתקן את המיקום, המסוגלת להשוות את המסלול הנתון x * עם ה-x בפועל ובהתאם לסטייה המתקבלת, לשנות את מיקום ההגה.

לרוב אומרים שמערכות משוב הן מונעות שגיאות (אי התאמה). אם הקישור Kx (p) הוא מגבר עם רווח גדול מספיק, אז בתנאים מסוימים המוטלים על פונקציית ההעברה K2 (p) בהמשך הדרך, מערכת הלולאה הסגורה נשארת יציבה.

במקרה זה, שגיאת המצב היציב e יכולה להיות קטנה באופן שרירותי. מספיק שהוא מופיע בכניסה של המגבר Kx (p) כדי שייווצר מתח מספיק גדול במוצא שלו, שמפצה אוטומטית על הפרעות ומספק ערך כזה של x שבו ההפרש e= x * — x יהיה קטן מספיק.העלייה הקטנה ביותר ב-e גורמת לעלייה גדולה יותר באופן לא פרופורציונלי ב-ti... לכן, ניתן לפצות על כל הפרעה (בגבולות המעשיים) z, ויתרה מכך, עם ערך קטן באופן שרירותי של השגיאה e, נתיב התמרון בעל הרווח הגבוה הוא נקרא לעתים קרובות עמוק.

משוב במערכות מעורבות מתרחש גם במהלך תפקודן של מערכות מורכבות המורכבות מאובייקטים בעלי אופי שונה, אך פועלים בתכליתיות. מדובר במערכות: מפעיל (אדם) ומכונה, מורה ותלמיד, מרצה וקהל, אדם ומכשיר למידה.

בכל הדוגמאות הללו עסקינן בשרשרת סגורה של השפעות. דרך ערוצי המשוב מקבל המפעיל מידע על אופי תפקוד המכונה הנשלטת, המאמן - מידע על התנהגות התלמיד ותוצאות האימון וכו' בכל המקרים הללו, בתהליך התפקוד, הן תוכן המידע המועבר בערוצים, והערוצים עצמם משתנים באופן משמעותי.