Отрицательная обратная связь
Отрицательная обратная связь — тип обратной связи, меняющей входной сигнал системы таким образом, чтоб противодействовать изменению выходного сигнала.
Если обратная связь ослабляет причину рассогласования сигналов — это отрицательная обратная связь.
Варианты[править]
1. Отрицательная обратная связь: способ глушения шумовых частотных диапазонов в усилителях подачей этих частот с выхода на вход с противоположной фазой и равной амплитудой.
2. Отрицательная обратная связь: способ глушения звука подачей звука с микрофона обратной связи на вход усилителя источника звука с противоположной фазой и равной амплитудой.
3. Отрицательную обратную связь используют все формы жизни: от клетки до экосистем. Цепи отрицательной обратной связи человека стабилизируют температуру тела человека на уровне 36,6°С, концентрацию диоксида углерода и глюкозы в крови.... Отрицательная обратная связь взаимосвязью численности хищников, растительноядных животных, растений стабилизирует их численность, процентное соотношение в природе.
4. Отрицательная обратная связь односторонняя – способ управления рабочим органом (приводом) доводящий до нуля разницу цифры датчик-передатчика управляющего рабочего органа машины и цифры датчик-приемника исполнительного рабочего органа машины (системы). Средство управления электрическим, гидравлическим, пневматическим, механическим или иным способом вычитает цифру датчик-приемника исполнительного рабочего органа машины с цифры датчик-передатчика. Получилось отрицательное число: средство управления приводом уменьшит на полученное число цифру датчик-приемника исполнительного рабочего органа машины. Получилось положительное число: средство управления приводом увеличит на полученное число цифру датчик-приемника исполнительного рабочего органа машины.
5. Отрицательная обратная связь односторонняя копирующих манипуляторов – способ управления приводом исполнительного манипулятора, доводящий до нуля разницу цифры датчика управляющего манипулятора и цифры датчика исполнительного манипулятора. Варианты отрицательной обратной связи копирующих манипуляторов:
- a) однодатчиковый копирующий манипулятор: привод держит постоянной силу в датчике-1 силы управляющего манипулятора. Привод обоих манипуляторов включает переход за верхний или нижний порог датчика-1. Обратный переход через пороговую цифру выключает приводы обоих манипуляторов. Вместо датчика-2 для обратного движения управляющего манипулятора – короткоходная пружина. Приводы двигают оба манипулятора в направлении векторной суммы силы управляющего манипулятора и силы реакции среды в исполнительном манипуляторе.
- b) двухдатчиковый копирующий манипулятор: привод управляющего и исполнительного манипуляторов включает превышение порога разности сил датчика сгибания и датчика разгибания управляющего манипулятора. Обратный переход через порог выключает привод обоих манипуляторов.
6. Отрицательную обратную связь используют в экзоскелете. Человек жмет пропорциональные датчики силы (пружинные или сенсорные кнопки, тензодатчики) рук, ног экзоскелета: пропорциональные датчики силы включая свой привод, убегают от человека, попутно двигая руками, ногами экзоскелета. При использовании пропорциональных датчиков внешняя среда физически управляет человеком приводами экзоскелета, если в установленном масштабе (от линейки резисторов, конденсаторов, катушек на ферритовых сердечниках, кварцевых колебательных контуров или графика в софте) сила человека меньше силы в приводах электродистанционного экзоскелета. Отрицательную обратную связь в экзоскелете можно сделать без сложной электроники, без компьютера. Требуемую физиологией (пользование экзоскелетом без обучения) человека задержку управления экзоскелетом не больше 0,1сек определяет средняя частота (альфа-ритм мозга) опроса мозгом пропорциональных биодатчиков силы, удлинения мышц человека 10Гц. Задержка управления в отрицательной обратной связи это время разгона приводом части машины до максимальной скорости и последующего торможения до нуля с учетом упругих деформаций, люфтов машины. Для реверсивных машин (к ним относится экзоскелет) задержка управления в отрицательной обратной связи это половина времени цикла «разгон – торможение – реверсивный разгон – торможение» с учетом упругих деформаций, люфтов машины.
7. Электродистанционная двухсторонняя отрицательная обратная связь: привод органа управления машины по проводам, по оптоволокну (по радио, по оптическому, инфракрасному, ультрафиолетовому, рентгеновскому, террагерцовому каналу, по гамма-лучам, по ультразвуковому, по нейтронному, по нейтринному, по мюонному каналу, по протонному или ионному каналу в вакууме...) соединяет с приводом рабочего органа машины 2 или 4 каналами связи + 2 привода (актуатора) + 2 датчика угла (перемещения) + 2 датчика силы (давления). Канал-1 разностью углов (перемещений) датчиков частей-А-В найдет знак перемещения привода. По знаку канал-2 уравняет цифры датчиков углов, сил двигая приводом часть машины, где меньше сила. Без датчиков силы двухсторонняя отрицательная обратная связь работает, но больше расход энергии, амплитуда паразитных колебаний; сила захвата, прижима (в манипуляторах) резко колеблется 0-100% при совпадении углов. При требовании малой задержки управления электродистанционная двухсторонняя отрицательная обратная связь передает не 2, а 4 канала: угол (перемещение) + угловая скорость (скорость перемещения) + сила (момент) + скорость изменения силы (скорость изменения момента). В технике двухстороннюю силомоментную отрицательную обратную связь называют электродистанционной системой управления: силу (момент, давление), угол (перемещение) передает линия связи без прямой механической связи. В списке функций: ограничения, калибровка, самодиагностика, тесты, отключение неисправного канала дублирования....
Электродистанционная двухсторонняя отрицательная обратная связь двигает орган управления машины, если в установленном масштабе (от линейки резисторов, конденсаторов, ферритовых катушек, кварцевых колебательных контуров или графика в софте) управляющая сила в органе управления меньше силы в приводе рабочего органа. По знаку направления перемещения привода приоритет у канала датчиков угла, по величине перемещения приоритет у датчиков силы. Электродистанционную отрицательную обратную связь можно сделать без сложной электроники, без компьютера. Электродистанционную двухстороннюю отрицательную обратную связь используют в телеуправляемых роботах, в экзоскелетах с электродистанционным интерфейсом (Экзоскелет электродистанционный).
8. Отрицательная обратная связь автономных роботов: компьютер автономного робота в режиме реального времени по алгоритмам строит виртуальную модель действия, подключая к ней в режиме реального времени отрицательную обратную связь «модель действия – приводы, датчики робота».
Параметры отрицательной обратной связи[править]
Параметры отрицательной обратной связи: задержка управления, диапазон частот (сил, мощностей) паразитных колебаний, частота опроса датчиков, диапазон рассогласования углов, диапазон рассогласования сил, сила (момент), скорость изменения силы (скорость изменения момента), скорость, мощность, ускорение, угловая скорость.... Компьютерная отрицательная обратная связь: график зависимости выходного сигнала от входного в таблице решений (график). Выходной сигнал компьютер подгоняет к входному по цифрам графика. Таблица решений может быть в электронной (матрица транзисторов), в магнитной (магнитные сердечники, диск или лента), в оптической (диск или лента с переменным уровнем отражения луча), в механической (кулачок), в пневматической (вращающийся диск с отверстиями; двигающаяся лента с отверстиями; перфокарта с отверстиями; пневмоника), в электрохимической (диск, лента или нить с переменной толщиной электролитического покрытия), в радиационной (диск, лента или нить с переменным уровнем радиоактивного излучения: альфа или бета-излучения) или в другой форме.