2.2.2 Обратная связь как регулятор
Обратная связь чрезвычайно удобна для организации регулирования процесса в объекте. Регулирование включает в себя понятия некоторого стабильного движения (хода протекания процесса) и понятие отклонения от стабильного движения. Обратной связью является некоторое управление F(), формируемое на основе отклонения .
Вместо понятия стабильного движения может использоваться понятие допустимых пределов, когда целью обратной связи является обеспечение невыхода за эти пределы. Тогда управляющее воздействие F() формируется только в том случае, если величина выходит за некоторые пределы.
Классическим примером является движение ракетой, для которой допустимые пределы имеют виде трубки Выход из трубки ведёт к необходимости регулирования.
Регулирование при помощи обратной связи является одним из простейших вариантов управления. Эта связь имеет структуру в виде трех составляющих:
Такая структура обратной связи называется управлением по отклонению.
2.2.3 Виды обратной связи
Существуют многочисленные классификации обратной связи.
Положительная и отрицательная. Положительная обратная связь усиливает входы. Отрицательная – уменьшает или ликвидирует.
Отрицательная обратная связь обычно означает противодействие тем факторам, которые считаются вредными, ненужными. Такая связь позволяет сохранять важные свойства системы, например, удерживает ее от разрегулирования, выхода из строя, разрушения.
Положительная обратная связь либо должна когда-нибудь кончиться (поскольку входы все время усиливаются, и система их не выдержит), либо усиление становиться все время меньше и меньше (стремиться к пределу).
Положительная обратная связь распространена существенно меньше отрицательной.
Возвратимся к примеру с компьютером в начале п.2.2.1. Какая здесь связь? Положительная? Отрицательная? Ответ – в том примере связь не может быть классифицирована ни тем, ни другим образом. Этот пример показывает, что деление связи на положительную и отрицательную не носит абсолютный характер.
Искусственная и естественная. Искусственная обратная связь организуется специально. В технической системе это происходит конструированием специальных приспособлений. В организационных системах это такие меры как создание комиссий, инспекций, многопартийная система и т.д.
Естественная связь имеет место благодаря объективно существующим факторам (саморегулирование рыночной экономики, сосуществование видов растений, животных, притирка характеров).
Если обратная связь допускает математическое описание, то она классифицируется по виду этого описания. Самое простое разделение имеет вид: линейная/нелинейная. Еще одно типичнее различие – непрерывная и дискретная
Линейная связь реализует идею «влияние на вход Δx пропорционально выходу y»:
Δx = b y
4) Интересным является деление обратной связи на запаздывающую /опережающую. В стандартном случае обратная связь является немного запаздывающей – нужно время, чтобы сигнал прошёл от выхода назад к входу (но часто этим временем можно пренебречь). Опережающая связь обычно означает, что нежелательные воздействия входов на объект ещё не начались, но они уже предсказаны, и с ними началась борьба. Таким образом, опережающая связь требует продумывания, расчётов и предсказаний. Типичный пример такой связи - прививки от болезней.