简介
编辑(或平衡反馈)发生在一个系统、过程或机制的输出的某些功能以一种倾向于减少输出的波动的方式被反馈,无论是由输入的变化还是由其他干扰引起的。
正反馈倾向于通过指数增长、振荡或混乱行为导致不稳定,而负反馈通常促进稳定。负反馈倾向于促进平衡状态的稳定,并减少扰动的影响。负反馈环路,在最佳时间内应用适量的修正,可以非常稳定、准确和反应灵敏。
负反馈广泛用于机械和电子工程,也用于生物体内,并且可以在许多其他领域看到,从化学和经济学到物理系统,如气候。一般负反馈系统在控制系统工程中被研究。
负反馈环路在维持地球上各种系统的大气平衡中也发挥着不可或缺的作用。一个这样的反馈系统是太阳辐射、云层和行星温度之间的相互作用。
例子
编辑水银恒温器(约1600年)利用水银柱的膨胀和收缩来响应温度的变化,在负反馈系统中用于控制炉子的通风口,保持内部温度的稳定。 在经济理论的市场中(1776年),对价格变动的反应提供了一个反馈机制来匹配供给和需求。
在离心式调速器(1788年)中,负反馈被用来保持发动机的近乎恒定的速度,而不考虑负载或燃料供应条件。
在转向机(1866年)中,动力辅助被应用于具有反馈回路的方向舵,以保持舵手设定的方向。
在伺服机械中,由传感器确定的输出的速度或位置与设定值进行比较,任何误差都通过负反馈减少到输入。
在音频放大器中,负反馈使频率响应平坦化,减少失真,使元件参数的制造变化的影响最小化,并补偿由于温度变化造成的特性变化。
在模拟计算中,围绕运算放大器的反馈被用来产生数学函数,如加法、减法、积分、微分、对数和反对数函数。
在锁相环(1932)中,反馈被用来保持生成的交变波形与参考信号的恒定相位。在许多实现中,生成的波形是输出,但当用作调频无线电接收器的解调器时,误差反馈电压作为解调的输出信号。如果在产生的波形和相位比较器之间有一个分频器,那么该装置就作为一个频率倍增器。
在生物体内,反馈使各种措施(如体温或血糖水平)通过同态过程保持在一个理想的范围内。
历史上,负反馈作为一种控制技术可以从公元前3世纪引入的水钟的改进中看到。自我调节机制自古以来就存在,早在公元前200年就被用来维持水钟水库中的恒定水位。
负反馈是在17世纪实施的。在16世纪初建造了恒温控制的孵化器和烤箱,而离心式调速器被用来调节风车中磨石之间的距离和压力。
詹姆斯-瓦特在1788年为一种形式的调速器申请了专利,以控制他的蒸汽机的速度,詹姆斯-克拉克-麦克斯韦在1868年描述了与这些调速器有关的部件运动,导致干扰的减少或振荡的振幅。
到20世纪20年代,反馈这个词已经很成熟了,指的是提高电子放大器增益的一种手段。Friis和Jensen把这个动作描述为正反馈,并在1924年顺便提到了一个相反的负反馈动作。
哈罗德-斯蒂芬-布莱克在1927年提出了在电子放大器中使用负反馈的想法,在1928年提交了一份专利申请,并在1934年的论文中详细说明了其用途,他将负反馈定义为一种降低放大器增益的耦合,在此过程中大大增加了放大器的稳定性和带宽。
后来,控制论领域的早期研究人员将负反馈的概念概括为涵盖任何寻求目标或有目的的行为。
所有有目的的行为都可以被认为需要负反馈。如果要达到一个目标,那么在某个时间t,来自目标的一些信号是必要的。
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