Обратная связь
| Сложные системы |
|---|
| Темы |
Обратная связь возникает, когда выходные данные системы перенаправляются обратно в качестве входных как часть цепи причинно -следственной , образующей цепь или петлю. [1] Тогда можно сказать, что система возвращается сама в себя. С понятием причинно-следственной связи следует обращаться осторожно, когда оно применяется к системам обратной связи:
Простое причинно-следственное рассуждение о системе обратной связи сложно, поскольку первая система влияет на вторую, а вторая система влияет на первую, что приводит к круговому спору. Это усложняет рассуждения, основанные на причине и следствии, и необходимо анализировать систему в целом. По мнению Вебстера, обратная связь в бизнесе — это передача оценочной или корректирующей информации о действии, событии или процессе исходному или контролирующему источнику. [2]
- Карл Йохан Острем и Ричард М. Мюррей, Системы обратной связи: введение для ученых и инженеров. [3]
История
[ редактировать ]Механизмы саморегулирования существовали с античных времен, а идея обратной связи начала проникать в экономическую теорию в Великобритании к XVIII веку, но в то время она не была признана универсальной абстракцией и поэтому не имела названия. [4]
Первым известным устройством с искусственной обратной связью был поплавковый клапан для поддержания воды на постоянном уровне, изобретенный в 270 году до нашей эры в Александрии , Египет . [5] Это устройство проиллюстрировало принцип обратной связи: низкий уровень воды открывает клапан, поднимающаяся вода затем обеспечивает обратную связь в системе, закрывая клапан при достижении необходимого уровня. Затем это повторяется по кругу, поскольку уровень воды колеблется. [5]
Центробежные регуляторы использовались для регулирования расстояния и давления между жерновами с ветряных мельниц 17 века. В 1788 году Джеймс Уатт сконструировал свой первый центробежный регулятор по предложению своего делового партнера Мэтью Бултона для использования в паровых машинах их производства. Ранние паровые двигатели использовали чисто возвратно-поступательное движение и использовались для перекачивания воды – приложения, которое допускало изменения рабочей скорости, но использование паровых двигателей для других применений требовало более точного контроля скорости.
В 1868 году Джеймс Клерк Максвелл написал знаменитую статью «О регуляторах», которую многие считают классикой теории управления с обратной связью. [6] Это была знаковая статья по теории управления и математике обратной связи.
Глагольная фраза «обратная связь » в смысле возврата к более ранней позиции в механическом процессе использовалась в США к 1860-м годам. [7] [8] а в 1909 году нобелевский лауреат Карл Фердинанд Браун использовал термин «обратная связь» как существительное для обозначения (нежелательной) связи между компонентами электронной схемы . [9]
К концу 1912 года исследователи, использовавшие ранние электронные усилители ( аудионы ), обнаружили, что намеренное соединение части выходного сигнала обратно с входной цепью увеличит усиление (посредством регенерации ), но также приведет к выть или пению аудиона. [10] Это действие обратной связи сигнала с выхода на вход привело к использованию термина «обратная связь» как отдельного слова к 1920 году. [10]
Развитие кибернетики с 1940-х годов было сосредоточено на изучении механизмов круговой причинно-следственной связи.
На протяжении многих лет ведутся споры относительно лучшего определения обратной связи. По мнению кибернетика Эшби (1956), математики и теоретики, интересующиеся принципами механизмов обратной связи, предпочитают определение «кругообразности действия», которое делает теорию простой и последовательной. Для тех, кто преследует более практические цели, обратная связь должна быть целенаправленным эффектом через более осязаемую связь.
[Практикаторы-экспериментаторы] возражают против определения математика, указывая, что это заставило бы их сказать, что в обычном маятнике присутствует обратная связь... между его положением и импульсом — «обратная связь», которая с практической точки зрения имеет несколько мистический характер. На это математик возражает, что если считать обратную связь существующей только тогда, когда существует реальный провод или нерв, представляющий ее, то теория становится хаотичной и пронизанной неуместностью. [11] : 54
Сосредоточив внимание на использовании в теории управления, Рамапрасад (1983) определяет обратную связь в целом как «... информацию о разрыве между фактическим уровнем и эталонным уровнем системного параметра», которая используется для «определенного изменения разрыва». Он подчеркивает, что информация сама по себе не является обратной связью, если не преобразована в действие. [12]
Типы
[ редактировать ]Положительные и отрицательные отзывы
[ редактировать ]
Положительная обратная связь: если сигнал обратной связи с выхода находится в фазе с входным сигналом, обратная связь называется положительной обратной связью.
Отрицательная обратная связь: если обратная связь сигнала сдвинута по фазе на 180° по отношению к входному сигналу, обратная связь называется отрицательной обратной связью.
В качестве примера отрицательной обратной связи на диаграмме может быть представлена система круиз-контроля в автомобиле, скорость которого соответствует заданной скорости, например ограничению скорости. Управляемая система — автомобиль; его входной сигнал включает в себя совокупный крутящий момент двигателя и изменяющегося уклона дороги (возмущения). Скорость (состояние) автомобиля измеряется спидометром . Сигналом ошибки является разница скорости, измеренной спидометром, от заданной скорости (заданного значения). Контроллер интерпретирует скорость для регулировки акселератора, управляя подачей топлива в двигатель (эффектор). Результирующее изменение крутящего момента двигателя (обратная связь) в сочетании с крутящим моментом, создаваемым изменением уклона дороги, уменьшает ошибку в скорости и минимизирует изменение уклона.
Термины «положительный» и «негативный» впервые были применены к обратной связи еще до Второй мировой войны. Идея положительной обратной связи существовала уже в 1920-х годах, когда была создана регенеративная схема . [13] Фриис и Йенсен (1924) описали эту схему в наборе электронных усилителей как случай, когда действие «обратной связи» является положительным, в отличие от действия отрицательной обратной связи, о котором они упомянули лишь вскользь. [14] В классической статье Гарольда Стивена Блэка 1934 года впервые подробно описывается использование отрицательной обратной связи в электронных усилителях. По словам Блэка:
Положительная обратная связь увеличивает коэффициент усиления усилителя, отрицательная – уменьшает. [15]
По словам Минделла (2002), вскоре после этого возникла путаница в терминах:
... Фриис и Йенсен провели то же различие, которое Блэк использовал между «положительной обратной связью» и «отрицательной обратной связью», основываясь не на знаке самой обратной связи, а, скорее, на ее влиянии на усиление усилителя. Напротив, Найквист и Боде, опираясь на работу Блэка, называли отрицательную обратную связь обратной связью с перевернутым знаком. Блэку было трудно убедить других в полезности своего изобретения, отчасти потому, что существовала путаница в основных вопросах определений. [13] : 121
Еще до того, как эти термины были использованы, Джеймс Клерк Максвелл описал их концепцию через несколько видов «компонентных движений», связанных с центробежными регуляторами, используемыми в паровых двигателях. Он отличал те, которые приводят к продолжающемуся увеличению возмущения или амплитуды волны или колебания, от тех, которые приводят к уменьшению того же качества. [16]
Терминология
[ редактировать ]Термины «положительная» и «отрицательная обратная связь» определяются по-разному в разных дисциплинах.
- изменение разрыва между эталонными и фактическими значениями параметра или признака в зависимости от того, увеличивается ли разрыв (положительное) или сужается (отрицательное). [12]
- валентность , действия счастливым или эффекта изменяющего разрыв, в зависимости от того, делает ли оно получателя или наблюдателя ( положительным) или несчастным (отрицательным). [17]
Эти два определения могут сбивать с толку, например, когда стимул (вознаграждение) используется для повышения плохой производительности (сокращения разрыва). используют альтернативные термины, заменяя позитивное и негативное самоусиливающимися самокорректирующими и Ссылаясь на определение 1, некоторые авторы . [18] укрепление и балансировка , [19] усиление расхождений и уменьшение расхождений [20] или регенеративный и дегенеративный [21] соответственно. Что касается определения 2, некоторые авторы предлагают описывать действие или эффект как положительное и отрицательное подкрепление или наказание , а не как обратную связь. [12] [22] Тем не менее, даже в рамках одной дисциплины пример обратной связи можно назвать либо положительным, либо отрицательным, в зависимости от того, как ценности измеряются или на которые ссылаются. [23]
Эта путаница может возникнуть потому, что обратная связь может использоваться для предоставления информации или мотивации и часто имеет как качественный , так и количественный компонент. Как выразились Коннеллан и Земке (1993):
Количественная обратная связь говорит нам, сколько и сколько. Качественная обратная связь говорит нам, насколько хорошо, плохо или безразлично. [24] : 102
Ограничения отрицательных и положительных отзывов
[ редактировать ]Хотя простые системы иногда можно отнести к тому или иному типу, многие системы с петлями обратной связи невозможно отнести ни к одному из типов, и это особенно верно, когда присутствует несколько петель.
Когда соединены только две части, каждая из которых влияет на другую, свойства обратной связи дают важную и полезную информацию о свойствах целого. Но когда частей становится хотя бы четыре, и если каждая из них влияет на три другие, то через них можно проследить двадцать цепей; а знание свойств всех двадцати цепей не дает полной информации о системе. [11] : 54
Другие виды обратной связи
[ редактировать ]В общем, системы обратной связи могут иметь обратную связь со многими сигналами, а контур обратной связи часто содержит смесь положительной и отрицательной обратной связи, где положительная и отрицательная обратная связь могут доминировать на разных частотах или в разных точках пространства состояний системы.
Термин «биполярная обратная связь» был придуман для обозначения биологических систем, в которых системы положительной и отрицательной обратной связи могут взаимодействовать, при этом выходной сигнал одной влияет на входной сигнал другой, и наоборот. [25]
Некоторые системы с обратной связью могут иметь очень сложное поведение, такое как хаотическое поведение в нелинейных системах, в то время как другие имеют гораздо более предсказуемое поведение, например, то, которое используется для создания и проектирования цифровых систем.
Обратная связь широко используется в цифровых системах. Например, двоичные счетчики и подобные устройства используют обратную связь, при которой текущее состояние и входные данные используются для расчета нового состояния, которое затем передается обратно и синхронизируется обратно в устройство для его обновления.
Приложения
[ редактировать ]Математика и динамические системы
[ редактировать ]
Используя свойства обратной связи, поведение системы можно изменить в соответствии с потребностями приложения; системы можно сделать стабильными, быстро реагирующими или поддерживать постоянными. Показано, что динамические системы с обратной связью испытывают адаптацию к грани хаоса . [26]
Физика
[ редактировать ]Физические системы представляют обратную связь через взаимное взаимодействие своих частей. Обратная связь также актуальна для регулирования условий эксперимента, снижения шума и управления сигналом. [27] Термодинамика систем с управлением по обратной связи интриговала физиков со времен « демона Максвелла » недавними достижениями в области последствий снижения энтропии и повышения производительности. [28] [29]
Биология
[ редактировать ]В биологических системах, таких как организмы , экосистемы или биосфера , большинство параметров должны оставаться под контролем в узком диапазоне вокруг определенного оптимального уровня при определенных условиях окружающей среды. Отклонение оптимального значения контролируемого параметра может быть следствием изменений внутренней и внешней среды. Изменение некоторых условий окружающей среды может также потребовать изменения этого диапазона, чтобы система могла функционировать. Значение поддерживаемого параметра фиксируется системой приема и передается в модуль регулирования по информационному каналу. Примером этого являются колебания инсулина .
Биологические системы содержат множество типов регуляторных цепей, как положительных, так и отрицательных. Как и в других контекстах, положительная и отрицательная обратная связь не означают, что обратная связь вызывает хорошие или плохие последствия. Петля отрицательной обратной связи имеет тенденцию замедлять процесс, тогда как петля положительной обратной связи имеет тенденцию ускорять его. Зеркальные нейроны являются частью системы социальной обратной связи, когда наблюдаемое действие «отражается» мозгом — как действие, выполняемое самостоятельно.
Целостность нормальной ткани сохраняется за счет обратных взаимодействий между различными типами клеток, опосредованных молекулами адгезии и секретируемыми молекулами, которые действуют как медиаторы; отказ ключевых механизмов обратной связи при раке нарушает функцию тканей. [30] В поврежденной или инфицированной ткани медиаторы воспаления вызывают в клетках реакцию обратной связи, которая изменяет экспрессию генов и изменяет группы экспрессируемых и секретируемых молекул, включая молекулы, которые побуждают различные клетки кооперироваться и восстанавливать структуру и функцию ткани. Этот тип обратной связи важен, поскольку он обеспечивает координацию иммунных реакций и восстановление после инфекций и травм. Во время рака ключевые элементы этой обратной связи перестают работать. Это нарушает функцию тканей и иммунитет. [31] [32]
Механизмы обратной связи были впервые выяснены у бактерий, где питательное вещество вызывает изменения в некоторых их метаболических функциях. [33] Обратная связь также играет центральную роль в работе генов и сетей генной регуляции . Репрессор (см. Lac-репрессор ) и активаторы белки- используются для создания генетических оперонов , которые были идентифицированы Франсуа Жакобом и Жаком Моно в 1961 году как петли обратной связи . [34] Эти петли обратной связи могут быть положительными (как в случае связи между молекулой сахара и белками, которые доставляют сахар в бактериальную клетку) или отрицательными (как это часто бывает при метаболическом потреблении).
В более широком масштабе обратная связь может оказывать стабилизирующее воздействие на популяции животных, даже если на нее сильно влияют внешние изменения, хотя временные задержки в ответной реакции могут привести к возникновению циклов хищник-жертва . [35]
В зимологии обратная связь служит регуляцией активности фермента с помощью его прямого продукта или последующих метаболитов на метаболическом пути (см. Аллостерическая регуляция ).
Ось гипоталамус -гипофиз-надпочечники в значительной степени контролируется положительной и отрицательной обратной связью, большая часть которой до сих пор неизвестна.
В психологии организм получает стимул из окружающей среды или изнутри, вызывающий выброс гормонов . Высвобождение гормонов может привести к высвобождению большего количества этих гормонов, вызывая петлю положительной обратной связи. Этот цикл также встречается в определенном поведении. Например, «петли стыда» возникают у людей, которые легко краснеют. Когда они понимают, что краснеют, они смущаются еще больше, что приводит к еще большему покраснению и так далее. [36]
Климатология
[ редактировать ]
Климатическая система характеризуется сильными положительными и отрицательными обратными связями между процессами, влияющими на состояние атмосферы, океана и суши. Простым примером является петля положительной обратной связи лед-альбедо , при которой тающий снег обнажает более темную землю (с более низким альбедо ), которая, в свою очередь, поглощает тепло и вызывает таяние большего количества снега.
Теория управления
[ редактировать ]Обратная связь широко используется в теории управления с использованием различных методов, включая пространство состояний (управления) , полную обратную связь по состояниям и т. д. В контексте теории управления традиционно предполагается, что «обратная связь» обозначает «отрицательную обратную связь». [39]
общего назначения Наиболее распространенным контроллером , использующим механизм обратной связи контура управления, является контроллер пропорционально-интегрально-производной (ПИД). Эвристически условия ПИД-регулятора можно интерпретировать как соответствующие времени: пропорциональный член зависит от текущей ошибки, интегральный член - от накопления прошлых ошибок, а производный член - это прогноз будущей ошибки на основе текущей скорости. перемен. [40]
Образование
[ редактировать ]Информацию об обратной связи в образовательном контексте см. в разделе «Корректирующая обратная связь» .
Машиностроение
[ редактировать ]В древности поплавковый клапан использовался для регулирования потока воды в греческих и римских водяных часах ; аналогичные поплавковые клапаны используются для регулирования топлива в карбюраторе , а также для регулирования уровня воды в баке в смывном туалете .
Голландский изобретатель Корнелиус Дреббель (1572-1633) построил термостаты (около 1620 г.) для контроля температуры в куриных инкубаторах и химических печах. В 1745 году ветряная мельница была усовершенствована кузнецом Эдмундом Ли, который добавил веерный хвост , чтобы лицевая сторона мельницы была направлена против ветра. В 1787 году Том Мид регулировал скорость вращения ветряной мельницы, используя центробежный маятник для регулировки расстояния между камнем и бегущим камнем (т. е. для регулировки нагрузки).
Использование центробежного регулятора Джеймсом Уаттом в 1788 году для регулирования скорости его парового двигателя было одним из факторов, приведших к промышленной революции . также используются поплавковые клапаны и клапаны сброса давления В паровых двигателях в качестве устройств механического регулирования . Математический анализ губернатора Ватта был проведен Джеймсом Клерком Максвеллом в 1868 году. [16]
« Грейт Истерн» был одним из крупнейших пароходов своего времени, на нем использовался паровой руль с механизмом обратной связи, разработанный в 1866 году Джоном Макфарлейном Греем . Джозеф Фаркот придумал слово «сервопривод» в 1873 году для обозначения систем рулевого управления с паровым приводом. Гидравлические сервоприводы позже использовались для позиционирования орудий. Элмер Эмброуз Сперри из Sperry Corporation разработал первый автопилот в 1912 году. Николас Минорски опубликовал теоретический анализ автоматического управления судном в 1922 году и описал ПИД-регулятор . [41]
В двигателях внутреннего сгорания конца 20-го века использовались механизмы механической обратной связи, такие как вакуумное опережение времени , но механическая обратная связь была заменена электронными системами управления двигателем, когда небольшие, надежные и мощные однокристальные микроконтроллеры стали доступными.
Электронная инженерия
[ редактировать ]
Использование обратной связи широко распространено при проектировании электронных компонентов, таких как усилители , генераторы и элементы логических схем с состоянием , такие как триггеры и счетчики . Электронные системы обратной связи также очень часто используются для управления механическими, тепловыми и другими физическими процессами.
Если сигнал инвертируется на пути прохождения контура управления, говорят, что система имеет отрицательную обратную связь ; [43] в противном случае отзыв считается положительным . Отрицательная обратная связь часто вводится намеренно, чтобы повысить стабильность и точность системы путем исправления или уменьшения влияния нежелательных изменений. Эта схема может потерпеть неудачу, если входные данные изменяются быстрее, чем система может на них отреагировать. Когда это происходит, задержка поступления корректирующего сигнала может привести к чрезмерной коррекции, вызывая колебания или «колебание» выходного сигнала. [44] Хотя этот эффект часто является нежелательным последствием поведения системы, он намеренно используется в электронных генераторах.
Гарри Найквист из Bell Labs вывел критерий устойчивости Найквиста для определения устойчивости систем с обратной связью. Более простой, но менее общий метод — использовать графики Боде, разработанные Хендриком Боде, для определения запаса по усилению и запаса по фазе . Конструкция для обеспечения стабильности часто включает частотную компенсацию для управления расположением полюсов усилителя .
Электронные петли обратной связи используются для управления выходной мощностью электронных устройств, таких как усилители . Петля обратной связи создается, когда весь или некоторая часть выходного сигнала возвращается на вход. Говорят, что устройство работает в разомкнутом контуре , если не используется выходная обратная связь, и в замкнутом контуре, если используется обратная связь. [45]
Когда два или более усилителей соединены перекрестно с использованием положительной обратной связи, можно создать сложное поведение. Эти мультивибраторы широко используются и включают в себя:
- нестабильные схемы, которые действуют как генераторы
- моностабильные схемы, которые можно перевести в определенное состояние и которые через некоторое время вернутся в стабильное состояние.
- бистабильные схемы, которые имеют два стабильных состояния, между которыми можно переключать схему.
Отрицательный отзыв
[ редактировать ]Отрицательная обратная связь возникает, когда выходной сигнал обратной связи имеет относительную фазу 180° по отношению к входному сигналу (перевернутый). Эту ситуацию иногда называют нарушением фазы , но этот термин также используется для обозначения других фазовых разделений, например, «сдвиг по фазе на 90 °». Отрицательная обратная связь может использоваться для исправления ошибок вывода или для снижения чувствительности системы к нежелательным колебаниям. [46] В усилителях с обратной связью эта коррекция обычно предназначена для искажений формы сигнала. уменьшения [47] или установить определенный уровень усиления . Общим выражением коэффициента усиления усилителя с отрицательной обратной связью является асимптотическая модель усиления .
Положительный отзыв
[ редактировать ]Положительная обратная связь возникает, когда сигнал обратной связи находится в фазе с входным сигналом. При определенных условиях усиления положительная обратная связь усиливает входной сигнал до такой степени, что выходной сигнал устройства колеблется между максимально и минимально возможным состояниями. Положительная обратная связь также может привести к появлению гистерезиса в цепи. Это может привести к тому, что схема будет игнорировать малые сигналы и реагировать только на большие. Иногда его используют для устранения шума из цифрового сигнала. При некоторых обстоятельствах положительная обратная связь может привести к тому, что устройство защелкнется, т. е. достигнет состояния, в котором выходной сигнал фиксируется в максимальном или минимальном состоянии. Этот факт очень широко используется в цифровой электронике для создания бистабильных схем энергозависимого хранения информации.
Громкий визг, который иногда возникает в аудиосистемах , акустических системах и рок-музыке , известен как звуковая обратная связь . Если микрофон находится перед громкоговорителем, к которому он подключен, звук, улавливаемый микрофоном, выходит из динамика, улавливается микрофоном и повторно усиливается. Если коэффициент усиления контура достаточен, возможен вой или визг на максимальной мощности усилителя.
Осциллятор
[ редактировать ]
Электронный генератор — это электронная схема , которая генерирует периодический колеблющийся электронный сигнал, часто синусоидальную или прямоугольную волну . [48] [49] Генераторы преобразуют постоянный ток (DC) источника питания в сигнал переменного тока . Они широко используются во многих электронных устройствах. Общие примеры сигналов, генерируемых генераторами, включают сигналы, передаваемые радио- и телевизионными передатчиками , тактовые сигналы, которые регулируют компьютеры и кварцевые часы , а также звуки, производимые электронными пейджерами и видеоиграми . [48]
Генераторы часто характеризуются частотой их выходного сигнала:
- Генератор низкой частоты (LFO) — это электронный генератор, генерирующий частоту ниже ≈20 Гц. Этот термин обычно используется в области синтезаторов звука , чтобы отличить его от генератора звуковой частоты.
- Аудиогенератор создает частоты в звуковом диапазоне от 16 Гц до 20 кГц. [49]
- Радиочастотный генератор генерирует сигналы в радиочастотном (РЧ) диапазоне от 100 кГц до 100 ГГц. [49]
Генераторы, предназначенные для выработки мощного переменного тока из источника постоянного тока, обычно называются инверторами .
Существует два основных типа электронных генераторов: линейный или гармонический генератор и нелинейный или релаксационный генератор . [49] [50]
Защелки и шлепанцы
[ редактировать ]
Защелка или триггер — это схема , которая имеет два стабильных состояния и может использоваться для хранения информации о состоянии. Обычно они конструируются с использованием обратной связи, которая пересекается между двумя плечами схемы, чтобы обеспечить схему состоянием. Схема может изменять состояние с помощью сигналов, подаваемых на один или несколько управляющих входов, и будет иметь один или два выхода. Это основной элемент хранения в последовательной логике . Защелки и триггеры являются фундаментальными строительными блоками цифровых электронных систем, используемых в компьютерах, средствах связи и многих других типах систем.
В качестве элементов хранения данных используются защелки и триггеры. Такое хранилище данных может использоваться для хранения состояния , и такая схема описывается как последовательная логика . При использовании в конечном автомате выходное и следующее состояние зависят не только от текущего входного сигнала, но также от его текущего состояния (и, следовательно, от предыдущих входных данных). Его также можно использовать для подсчета импульсов и для синхронизации входных сигналов с переменной синхронизацией с некоторым опорным сигналом синхронизации.
Триггеры могут быть простыми (прозрачными или непрозрачными) или синхронизированными (синхронными или с срабатыванием по фронту). обычно используется Хотя термин «триггер» исторически в целом относился как к простым, так и к тактовым схемам, в современном использовании термин «триггер» исключительно для обсуждения тактовых схем; простые из них обычно называют защелками . [51] [52]
Используя эту терминологию, защелка чувствительна к уровню, тогда как триггер чувствителен к фронту. То есть, когда включена защелка, она становится прозрачной, в то время как выходной сигнал триггера изменяется только при одном типе (положительном или отрицательном) фронте тактового сигнала.
Программное обеспечение
[ редактировать ]Петли обратной связи предоставляют общие механизмы для управления работой, обслуживанием и развитием программного обеспечения и вычислительных систем. [53] Петли обратной связи являются важными моделями при разработке адаптивного программного обеспечения, поскольку они определяют поведение взаимодействий между элементами управления в процессе адаптации, чтобы гарантировать свойства системы во время выполнения. Петли обратной связи и основы теории управления успешно применяются в вычислительных системах. [54] В частности, они применялись при разработке таких продуктов, как IBM Db2 и IBM Tivoli . С точки зрения программного обеспечения, автономный цикл (MAPE, мониторинг, анализ, план, выполнение), предложенный исследователями IBM, является еще одним ценным вкладом в применение контуров обратной связи для управления динамическими свойствами, а также проектирования и развития автономных программных систем. [55] [56]
Разработка программного обеспечения
[ редактировать ]Дизайн пользовательского интерфейса
[ редактировать ]Обратная связь также является полезным принципом проектирования пользовательских интерфейсов .
Видеоотзыв
[ редактировать ]Видеообратная связь является видеоэквивалентом акустической обратной связи . Он включает в себя петлю между входом видеокамеры и видеовыходом, например, телевизионным экраном или монитором . Наведение камеры на дисплей создает сложное видеоизображение на основе обратной связи. [57]
Управление человеческими ресурсами
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел пуст. Вы можете помочь, добавив к нему . ( сентябрь 2020 г. ) |
См. также
[ редактировать ]- Корректирующая обратная связь – Практика в области обучения и достижений
- Аудиообратная связь – вой, вызванный круговым движением аудиосистемы.
- Черный ящик - система, в которой можно просматривать только входы и выходы, но не ее реализацию (см. «Модель эксперимента»).
- Кибернетика - трансдисциплинарная область, связанная с регуляторными и целевыми системами.
- Прямая связь - парадигма управления, в которой ошибки измеряются до того, как они смогут повлиять на систему.
- Фундаментальное взаимодействие - Самый основной тип физической силы.
- Взаимодействие человека и компьютера – академическая дисциплина, изучающая взаимоотношения между компьютерными системами и их пользователями, которая также включает:
- Сдержанная обратная связь . При взаимодействии человека с компьютером сдержанная обратная связь — это вывод, который играет фоновую роль.
- Оптическая обратная связь – циклическая задержка, возникающая, когда видеокамера направлена на собственный видеомонитор воспроизведения.
- Перверсивный стимул – стимул, приводящий к противоположному результату.
- Рекурсия - процесс повторения элементов самоподобным образом.
- Резонанс – тенденция к колебаниям на определенных частотах.
- Критерий устойчивости
- Странная петля - циклическая структура, проходящая через несколько уровней иерархической системы.
- Непредвиденные последствия – непредвиденные результаты действия.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эндрю Форд (2010). «Глава 9: Информационная обратная связь и диаграммы причинно-следственных связей» . Моделирование окружающей среды . Остров Пресс. стр. 99 и далее . ISBN 9781610914253 .
В этой главе описываются диаграммы причинно-следственных связей, позволяющие отобразить информационную обратную связь в системе. Слово причинно-следственная связь относится к причинно-следственным связям. Слово « петля» относится к замкнутой цепочке причин и следствий, которая создает обратную связь.
- ^ "обратная связь" . МерриамВебстер . Проверено 1 января 2022 г.
- ^ Карл Йохан Острем; Ричард М. Мюррей (2008). «§1.1: Что такое обратная связь?» . Системы обратной связи: введение для ученых и инженеров . Издательство Принстонского университета. п. 1. ISBN 9781400828739 . Онлайн-версию можно найти здесь .
- ^ Отто Майр (1989). Власть, свобода и автоматические машины в Европе раннего Нового времени . Издательство Университета Джонса Хопкинса. ISBN 978-0-8018-3939-9 .
- ^ Jump up to: а б Молони, Жюль (2011). Проектирование кинетики архитектурных фасадов . Рутледж. ISBN 978-0415610346 .
- ^ Максвелл, Джеймс Клерк (1868). «О губернаторах». Труды Лондонского королевского общества . 16 : 270–283. дои : 10.1098/rspl.1867.0055 . JSTOR 112510 .
- ^ «До сих пор... было необходимо обратить вспять движение роликов, заставляя материал перемещаться или возвращаться назад, ...» Х. Х. Коул, «Усовершенствование машин для гофрирования», патент США № 55 469 (1866 г.) , по состоянию на 23 марта 2012 г.
- ^ «Когда шейка или шпиндель разрезаются... и каретка собирается вернуться назад из-за изменения секционной гайки или заусенца на винтовых валах, оператор хватает ручку...» Дж. М. Джей, «Улучшение в Машины для изготовления шпинделей осей вагонов», патент США № 47769 (1865), по состоянию на 23 марта 2012 г.
- ^ «...насколько это возможно, схема не имеет обратной связи с исследуемой системой». [1] Карл Фердинанд Браун, «Электрические колебания и беспроводная телеграфия» , Нобелевская лекция, 11 декабря 1909 г. Проверено 19 марта 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Стюарт Беннетт (1979). История техники управления, 1800–1930 гг . Стивенейдж; Нью-Йорк: Перегринус для Института инженеров-электриков. ISBN 978-0-906048-07-8 . [2]
- ^ Jump up to: а б У. Росс Эшби (1957). Введение в кибернетику (PDF) . Чепмен и Холл. Архивировано (PDF) из оригинала 23 августа 2000 г.
- ^ Jump up to: а б с Рамапрасад, Аркалгуд (1983). «К определению обратной связи». Поведенческая наука . 28 : 4–13. дои : 10.1002/bs.3830280103 .
- ^ Jump up to: а б Дэвид А. Минделл (2002). Между человеком и машиной: обратная связь, управление и вычисления до кибернетики . Балтимор, Мэриленд, США: Издательство Университета Джонса Хопкинса. ISBN 9780801868955 .
- ^ Фриис, Х.Т. и А.Г.Йенсен. Технический журнал Bell System «Высокочастотные усилители» 3 (апрель 1924 г.): 181–205.
- ^ Х. С. Блэк, «Усилители со стабилизированной обратной связью», Электротехника , вып. 53, стр. 114–120, январь 1934 г.
- ^ Jump up to: а б Максвелл, Джеймс Клерк (1868). «О губернаторах» (PDF) . Труды Лондонского королевского общества . 16 : 270–283. дои : 10.1098/rspl.1867.0055 . S2CID 51751195 . Архивировано (PDF) из оригинала 26 декабря 2010 года.
- ^ Герольд, Дэвид М. и Мартин М. Греллер. «Исследовательские заметки. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТА». Журнал Академии управления 20.1 (1977): 142-147.
- ^ Питер М. Сенге (1990). Пятая дисциплина: искусство и практика обучающейся организации . Нью-Йорк: Даблдей. п. 424. ИСБН 978-0-385-26094-7 .
- ^ Джон Д. Стерман, Динамика бизнеса: системное мышление и моделирование для сложного мира , МакГроу Хилл/Ирвин, 2000. ISBN 978-0-07-238915-9
- ^ Чарльз С. Карвер, Майкл Ф. Шайер: О саморегулировании поведения Издательство Кембриджского университета, 2001 г.
- ^ Герман А. Хаус и Ричард Б. Адлер, Теория цепей линейных сетей с шумом , MIT Press, 1959 г.
- ^ Б. Ф. Скиннер, Экспериментальный анализ поведения , американский учёный, Vol. 45, № 4 (СЕНТЯБРЬ 1957 г.), стр. 343-371.
- ^ «Однако после тщательного изучения статистических свойств структурных уравнений члены комитета убедились, что при использовании стандартизированных оценок можно иметь значительную положительную обратную связь, а при использовании реальных оценок - отрицательную петлю».Ральф Л. Левин, Хирам Э. Фицджеральд. Анализ динамических психологических систем: методы и приложения . ISBN 978-0306437465 (1992), стр. 123
- ↑ Томас К. Коннеллан и Рон Земке, «Поддержка службы Knock Your Socks Off» AMACOM, 1 июля 1993 г. ISBN 0-8144-7824-7
- ^ Альта Смит; Артуро О'Бирн (2011). «Биполярная обратная связь» . Введение в биорегуляторную медицину . Тиме. п. 6. ISBN 9783131469717 .
- ^ Уотерспун, Т.; Хаблер, А. (2009). «Адаптация к грани хаоса с помощью обратной связи в виде случайных вейвлетов». Дж. Физ. хим. А. 113 (1): 19–22. Бибкод : 2009JPCA..113...19W . дои : 10.1021/jp804420g . ПМИД 19072712 .
- ^ Беххофер, Джон (31 августа 2005 г.). «Отзывы для физиков: Учебное сочинение по управлению» . Обзоры современной физики . 77 (3): 783–836. Бибкод : 2005РвМП...77..783Б . дои : 10.1103/RevModPhys.77.783 .
- ^ Сагава, Такахиро; Уэда, Масахито (26 февраля 2008 г.). «Второй закон термодинамики с дискретным управлением с квантовой обратной связью» . Письма о физических отзывах . 100 (8): 080403. arXiv : 0710.0956 . Бибкод : 2008PhRvL.100h0403S . doi : 10.1103/PhysRevLett.100.080403 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 18352605 .
- ^ Цао, Ф.Дж.; Фейто, М. (10 апреля 2009 г.). «Термодинамика систем, управляемых с обратной связью» . Физический обзор E . 79 (4): 041118. arXiv : 0805.4824 . Бибкод : 2009PhRvE..79d1118C . дои : 10.1103/PhysRevE.79.041118 . ISSN 1539-3755 . ПМИД 19518184 .
- ^ Влахопулос, ЮАР; Цен, О; Хенген, Н.; Аган, Дж; Мощови, М; Крицелис, Э; Адамаки, М; Бакопулу, Ф; Копленд, Дж.А.; Болдог, я; Карин, М; Хрусос, GP (20 июня 2015 г.). «Динамический аберрантный NF-κB стимулирует онкогенез: новая модель, охватывающая микроокружение» . Обзоры цитокинов и факторов роста . 26 (4): 389–403. doi : 10.1016/j.cytogfr.2015.06.001 . ПМЦ 4526340 . ПМИД 26119834 .
- ^ Влахопулос, SA (август 2017 г.). «Аберрантный контроль NF-κB при раке обеспечивает транскрипционную и фенотипическую пластичность, чтобы уменьшить зависимость от ткани хозяина: молекулярный режим» . Биология и медицина рака . 14 (3): 254–270. дои : 10.20892/j.issn.2095-3941.2017.0029 . ПМК 5570602 . ПМИД 28884042 .
- ^ Корнеев К.В.; Атретханы, КН; Друцкая, М.С.; Гривенников С.И.; Купраш, Д.В.; Недоспасов С.А. (январь 2017 г.). «Передача сигналов TLR и провоспалительные цитокины как движущие силы онкогенеза». Цитокин . 89 : 127–135. дои : 10.1016/j.cyto.2016.01.021 . ПМИД 26854213 .
- ^ Санвал, Б.Д. (март 1970 г.). «Аллостерический контроль амфилболических путей у бактерий» . Бактериол. Преподобный . 34 (1): 20–39. дои : 10.1128/ММБР.34.1.20-39.1970 . ПМК 378347 . ПМИД 4315011 .
- ^ Джейкоб, Ф; Моно, Дж (июнь 1961 г.). «Генетические регуляторные механизмы синтеза белков». Дж Мол Биол . 3 (3): 318–356. дои : 10.1016/S0022-2836(61)80072-7 . ПМИД 13718526 . S2CID 19804795 .
- ^ К. С. Холлинг. «Устойчивость и стабильность экологических систем». Ежегодный обзор экологии и систематики 4:1-23. 1973 год
- ^ Шефф, Томас (2 сентября 2009 г.). «Эмоциональный/реляционный мир» . Психология сегодня . Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «Изучение Земли как целостной системы» . НАСА.gov . НАСА. 2016. Архивировано из оригинала 2 ноября 2016 года.
- ^ Рис. TS.17, Техническое резюме , Шестой отчет об оценке (ДО6), Рабочая группа I, МГЭИК, 2021 г., стр. 96. Архивировано из оригинала 21 июля 2022 года.
- ^ А.И. Мис ( ок. 1981 ) Динамика систем обратной связи , Нью-Йорк: Дж. Уайли. ISBN 0-471-27822-X . п. 69: «В теории управления существует традиция иметь дело с петлей отрицательной обратной связи , в которой отрицательный знак включен в петлю обратной связи …»
- ^ Араки, М., ПИД-регулирование (PDF)
- ^ Минорский, Николя (1922). «Путеводительная устойчивость автоматически управляемых тел». Журнал Американского общества военно-морских инженеров . 34 (2): 280–309. дои : 10.1111/j.1559-3584.1922.tb04958.x .
- ^ Вай-Кай Чен (2005). «Глава 13: Общая теория обратной связи» . Анализ цепей и теория усилителей с обратной связью . Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press. С. 13.1–13.14. ISBN 9781420037272 . 423825181.
[В практическом усилителе] прямой путь не может быть строго односторонним, путь обратной связи обычно двусторонний, а схемы связи входа и выхода часто сложны.
- ^ Сантирам Кал (2009). Базовая электроника: устройства, схемы и основы информационных технологий . PHI Learning Pvt. ООО с. 191. ИСБН 9788120319523 .
Если сигнал обратной связи уменьшает входной сигнал, т.е. он не совпадает по фазе с входным [сигналом], это называется отрицательной обратной связью.
- ^ В случае с механическими устройствами охота может быть достаточно серьезной, чтобы уничтожить устройство.
- ^ П. Горовиц и В. Хилл, Искусство электроники , Cambridge University Press (1980), глава 3, посвященная операционным усилителям.
- ^ Анализ десенсибилизации в изображенной системе см. С.К. Бхаттачарья (2011). «§5.3.1 Влияние обратной связи на изменение параметров» . Линейные системы управления . Пирсон Образовательная Индия. стр. 134–135. ISBN 9788131759523 .
Параметры системы... могут различаться... Основное преимущество использования обратной связи в системах управления заключается в снижении чувствительности системы к изменениям параметров.
- ^ «Негативная обратная связь и искажения» . Learnabout-electronics.org . Проверено 7 июня 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Снелгроув, Мартин (2011). «Осциллятор» . Энциклопедия науки и технологий McGraw-Hill, 10-е изд., Онлайн-сервис Science Access . МакГроу-Хилл. Архивировано из оригинала 19 июля 2013 года . Проверено 1 марта 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д Чаттопадхай, Д. (2006). Электроника (основы и приложения) . Нью Эйдж Интернэшнл. стр. 224–225. ISBN 978-81-224-1780-7 .
- ^ Гарг, Ракеш Кумар; Ашиш Диксит; Паван Ядав (2008). Базовая электроника . Брандмауэр Медиа. п. 280. ИСБН 978-8131803028 .
- ^ Волней А. Педрони (2008). Цифровая электроника и дизайн с использованием VHDL . Морган Кауфманн. п. 329. ИСБН 978-0-12-374270-4 .
- ^ Защелки и шлепанцы. Архивировано 5 октября 2016 г. в Wayback Machine (EE 42/100, лекция 24 из Беркли). «... Иногда термины «триггер» и «защелка» используются как синонимы...»
- ^ Х. Гизе; Ю. Брун; JDM Серугендо; К. Гачек; Х. Кинле; Х. Мюллер; М. Пецце; М. Шоу (2009). «Инженерия самоадаптивных и самоуправляемых систем». Спрингер-Верлаг.
- ^ Дж. Л. Хеллерштейн; Ю. Диао; С. Парех; Д.М. Тилбери (2004). Управление вычислительными системами с обратной связью . Джон Уайли и сыновья.
- ^ Джо Кефарт; ДМ Чесс (2003). «Видение автономных вычислений».
- ^ Х.А. Мюллер; HM Kienle и U. Stege (2009). «Автономные вычисления: теперь вы это видите, а теперь нет - проектирование и эволюция автономных программных систем».
- ^ Хофштадтер, Дуглас (2007). Я странная петля . Нью-Йорк: Основные книги. п. 67 . ISBN 978-0-465-03079-8 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кэти Сален и Эрик Циммерман . Правила игры . МТИ Пресс . 2004. ISBN 0-262-24045-9 . Глава 18: Игры как кибернетические системы.
- Коротаев А. , Малков А., Халтурина Д. Введение в социальную макродинамику: вековые циклы и тысячелетние тенденции. Москва: УРСС, 2006. ISBN 5-484-00559-0
- Дейк Э., Кремер Д.Д., Малдер Л.Б. и Стаутен Дж. «Как мы реагируем на обратную связь в социальных дилеммах?» В книге Биль, Ик, Гарлинг и Густавссон (ред.), « Новые проблемы и парадигмы в исследовании социальных дилемм» , Нью-Йорк: Springer, 2008.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с обратной связью, на Викискладе?
