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系统论或控制论中的正反馈负反馈的含义是什么

02月26日 编辑 39baobao.com

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自动化技术的核心思想就是反馈,通过反馈建立起输入(原因)和输出(结果)的联系。使控制器可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略,以便达到预定的系统功能。根据反馈在系统中的作用与特点不同可以分正反馈(positive feedback)和负反馈(passive feedback)两种。下面通过例子来说明两种反馈在系统中的作用。

负反馈的特点可以从“负”字上得到很好的理解,它主要是通过输入、输出之间的差值作用于控制系统的其他部分。这个差值就反映了我们要求的输出和实际的输出之间的差别。控制器的控制策略是不停减小这个差值,以使差值变小。负反馈形成的系统,控制精度高,系统运行稳定。我们通过介绍自动化原理时用到的例子来说明负反馈的工作过程。当人打算要拿桌子上的水杯时,人首先要看到自己的手与杯子之间的距离,然后确定自己手的移动方向,手始向水杯移动。同时人的眼睛不停观察手与杯子的距离(该距离就是输入与输出的差值),而人脑(控制器)的作用就是不停控制手移动,以消除这个差值。直到手拿到杯子为止,整个过程也就结束了。从上面的例子可以看出,由负反馈形成的偏差是人准确完成拿杯子动作的关键。如果这个差值不能得到的话,整个动作也就没有办法完成了。这就是眼睛失明的人不能拿到杯子的缘故。负反馈一般是由测量元件测得输出值后,送入比较元件与输入值进行比较而得到的。

正反馈在自动控制系统中主要是用来对小的变化进行放大,从而可以使系统在一个稳定的状态下工作。而且正反馈可以与负反馈配合使用,以使系统的性能更优。大家熟悉的核反应就是一个正反馈的例子。铀-235、钚-239这类重原子核在中子轰击下,通常会产生两个中等质子数的核,并放出2-3个中子和200兆电子伏能量(相当于3.2*1011焦耳)。放出的中子有的损耗在非裂变的核反应中或漏失到裂变系统之外,有的则继续引起重核裂变。如果每一个核裂变后能引起下一次核裂变的中子数平均多于1个,裂变系统就会形成自持的链式裂变反应,中子总数将随时间按指数规律增长。这样反应堆中越来越多的核子发生裂变,放出更多的能量,从而达到发电的目的或者用来做其他用途。在反应堆工作之前,要通过几个触发中子来使系统工作起来。一旦反应开始后。系统自己会产生大量的中子来维持反应的进行。利用这种正反馈机制可以形成大规模的核反应。但是正反馈总是起放大最用,这样就会使系统中的作用越来越剧烈,最后会使系统损坏。所以一般正反馈都与负反馈配合使用,有的时候会在正反馈后面加上非线性环节(如限幅环节)。在核反应堆中,就是通过控制反应堆中铅棒(铅棒可以吸收中子)与反应物接触的面积来控制核反应的剧烈程度,否则我们就没有办法控制核电站发电多少了。

反馈在自动控制系统中的作用

反馈控制是基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理,就是根据系统输出变化的信息来进行控制,即通过比较系统行为(输出)与期望行为之间的偏差,并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中,既存在由输入到输出的信号前向通路,也包含从输出端到输入端的信号反馈通路,两者组成一个闭合的回路。因此,反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统,而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。

同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性,而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度,在扰动变量可以测量时,也常同时采用按扰动的控制(即前馈控制)作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。

(一)负反馈(negative feedback):凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反,对控制部分的活动起制约或纠正作用的,称为负反馈。

1. 意义:维持稳态

2. 缺点:滞后、波动

(二)正反馈(positive feedback ):凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同,对控制部分的活动起增强作用的,称为正反馈意义:加速生理过程,使机体活动发挥最大效应。

反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。在反馈控制系统中,不管出于什么原因(外部扰动或系统内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此,它具有抑制干扰的能力,对元件特性变化不敏感,并能改善系统的响应特性。

31前馈与反馈有什么区别?它在控制系统中主要应用在什么情况下

1、特点不同

前馈特点:速度快,不需要检测输出量,需要系统模型,模型不精确的时候结果也不精确。

反馈特点:检测输出量并且和预想值进行对比,可以不需要系统模型,速度比前馈慢。结果完完全全是预想值。

2、条件不同

前馈控制需要模型。

反馈控制可以不需要模型。

3、原理不同

前馈控制,需要得到一个输出的时候,输入信号可以被事先推算出来,这样给了输入信号之后,输出信号就是想要的值。

反馈控制不需要事先知道输入信号。它只检测输出信号。当输出信号低于预期值时,反馈系统会改变输入量,使得输出量增加。

4、作用机制不同

前馈控制系统在受控部位的活动发生偏差之前就发出控制指令了。

反馈控制系统感受到受控部位的活动发生偏差之后才发出控制指令。

当体温降低时,机体稳态被打破,产热反应的强度相对偏低(即发生偏差)。体温降低之前,机体稳态尚未被打破,产热反应的强度也尚未出现偏差,如果此时控制部位就开始发出指令,使产热反应增强就是前馈控制。

心脏和血管的活动出现了偏差,这种偏差的结果导致血压降低,感受器感受到血压降低后,控制部位根据这一信息发出指令,使血压升高就是(负)反馈控制。

扩展资料:

前馈控制属于开环控制,反馈控制属于负反馈的闭环控制。

一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节,属于闭环负反馈调节。其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节;如果干扰已经发生而没有产生偏差,调节器不会进行工作。因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。

前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置,对于干扰的克服比反馈控制及时。

参考资料来源:百科-前馈控制系统

参考资料来源:百科-反馈控制系统

生态系统的负反馈调节

负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础,使生态系统维持相对稳 生态系统普遍存在着反馈现象。什么是反馈?当生态系统中某一成分发生变化的时候,它必然会引起其它成分出现一系列的相应变化,这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分,这个过程就叫做反馈。反馈有两种类型,即负反馈和正反馈。 负反馈是比较常见的一种反馈,它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态,反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如,如果草原上的食草动物因为迁入而增加,植物就会因为受到过度啃食而减少,植物数量减少以后,反过来就会抑制动物的数量 负反馈调节:使生态系统达到或保持平衡或稳态,结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化。

负反馈调节的主要意义在于维持机体内环境的稳态,在负反馈情况时,反馈控制系统平时处于稳定状态。 还有一种负反馈调节:在人体内,下丘脑作为内分泌系统的调节中枢,通过分泌促激素释放激素,使垂体分泌促激素,作用于其他内分泌腺,促进其他内分泌腺的分泌激素,各种内分泌腺分泌的激素过多,反过来会抑制下丘脑和垂体的功能,称为负反馈调节. 负反馈(negativefeedback)在生物当中尤其是在酶的作用机制当中是指:一种代谢反应被其反应产物所抑制的现象,称为负反馈,是调节细胞代谢最主要的机制。例如,当细胞中的ATP供过于求时,ATP本身就是一种非竞争抑制剂,它是干扰ATP合酶(即ATP酶)的作用。

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