Terugkoppeling

In de natuurkunde en automatisering feedback of retroregolazione is het vermogen van een dynamisch systeem om met de resultaten van het systeem naar de kenmerken van het systeem zelf te veranderen.

Beschrijving

In een terugkoppeling van de variabele waarde uitgevoerd uit het systeem wordt gelezen door de controller die werkt door het modificeren van de ingang van het systeem. Deze eigenschap onderscheidt feedback systemen van de systemen niet met behulp van negatieve feedback, dat is waar de feedback-functie is niets. Voor terugkoppelsystemen er drie overdrachtsfuncties van belang voor de studie: de functie "open lus" is dan die van de regelkring, waarin aanwezig is de multiplicatieve constante gemanipuleerd het ontwerp genoemde "loop gain" en aangeduid met k; de "loop" is dat het systeem in serie gesloten gecontroleerde controller die wordt verkregen door het afstemmen van de uitgang met de ingang; Tenslotte, de totale equivalente functie, ook wel "closed-loop" is:

naargelang de feedback positief of negatief is, of dat het eerste knooppunt in het signaal van de regelaar wordt opgeteld of afgetrokken van het ingangssignaal. In systemen open lusbesturing de waarde van de gemanipuleerde variabele wordt bepaald in het systeem met behulp van wiskundige modellen, worden deze systemen voorspellende genoemd omdat er geen controle is uitgevoerd op de waarde. In de terugkoppeling regelsystemen plaats de waarde wordt bepaald en gecorrigeerd volgens de meting van de gemeten waarde en de verificatie van de conformiteit en daarom ook de feedback systemen worden "experimentele".

Bijvoorbeeld, een tracking systeem in open lus berekent vooraf het doel coördineert, dan zijn zowel de richting en de lift, berekent de effecten van wind of andere externe agenten en vervolgens begint te schieten. Het feit dat het doel is geraakt of niet heeft geen invloed op het volgen van de opeenvolgende opnamen. In een feedback-systeem plaats, nadat hij werd ontslagen het eerste schot het evalueren van de doelgroep afstand en op basis van deze zij de instellingen van het wapen te veranderen. Het is gemakkelijk te begrijpen hoe in dit geval het tweede systeem is veel efficiënter dan de eerste.

De theorie van feedback systemen wordt gebruikt in vele gebieden van pure wetenschappen, toegepaste wetenschappen en biologie. In het laatste leger is zeer interessante toepassing van feedback aan de studie van de planetaire ecosysteem zogenaamde Gaia hypothese. Het concept werd geïntroduceerd door de Amerikaanse wiskundige Norbert Wiener in de jaren veertig.

Positieve feedback

We spreken van "positieve feedback" wanneer de resultaten van het systeem moet de werking van het systeem zelf, die bijgevolg resultaten die de werking van het systeem verder versterkt verder produceren amplificeren. Systemen met positieve feedback zijn gemakkelijk onstabiel en leidt doorgaans het systeem af te wijken.

  • Een voorbeeld van een systeem of werkwijze met positieve terugkoppeling in de natuur is het ijs smelt aan de polen. Het ijs aan de polen, dankzij het feit dat ze wit, weerspiegelen de zonnestralen. De temperatuurstijging smelt het ijs, impliceert de toename van de hoeveelheid zonlicht geabsorbeerd door de aarde om de albedo, die verder verhoogt de algehele temperatuur en andere smelt ijs etc. te verminderen. Dit systeem is absoluut stabiel en leidt tot smelten van het ijs te voltooien. Hetzelfde mechanisme of proces kan ook het omgekeerde doen, altijd positieve feedback, wat leidt tot de uitbreiding van het ijs van de Noordpool.
  • Een ander voorbeeld van een positieve terugkoppeling komt de akoestiek. Als versterkte geluid van een luidspreker naar de microfoon dat het gegenereerd, een hoge fluittoon hoort u of een ernstige trillingen blijft. Dit vanwege het feit dat het geluid dat de microfoon worden versterkt en verzonden naar de luidsprekers; als dit komt terug naar de microfoon, vormt een positieve terugkoppellus die oneindig versterkt. Dit fenomeen wordt ook wel trekker of rug en je kunt alleen de microfoon te verwijderen uit de buurt van de luidsprekers, dus de feedback loop te breken, of drastisch verlagen van het volume dat het brengen van de versterking coëfficiënt op een waarde van minder dan één.

Feedback of negatieve feedback

Er is sprake van "negatieve feedback" wanneer de resultaten van het systeem zijn om de werking van het systeem te stabiliseren temperen. Systemen met negatieve feedback over het algemeen stabiel en leidt doorgaans het systeem te convergeren.

Het richtsysteem hierboven uiteengezet is een negatief feedbacksysteem: het resultaat van de opname wordt gebruikt om het systeem te stabiliseren lens. Elke rol kan worden gebruikt om het wapen beter te wijzen en dichter bij het doel.

  • Een voorbeeld van een systeem met negatieve terugkoppeling uit de hypothese Gaia is de aanwezigheid van waterdamp in de atmosfeer. Met de toename van de temperatuur op een grotere hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer gevormd waardoor een grotere hoeveelheid wolken. De wolken, en het ijs van de paal, zijn wit en dus zonnestralen weerspiegelen. Een lagere absorptie van de zonnestraling door de aarde verlaagt de algehele temperatuur en vermindert de waterdamp in de atmosfeer. Door dit verschijnsel, bij afwezigheid van andere inputs, de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer de neiging stabiel.
    Echter, hetzelfde proces leidt ook tot een positieve terugkoppeling, in feite, de stijging van de temperatuur verhoogt de hoeveelheid waterdamp en, aangezien dit een broeikasgas bijdraagt ​​tot verdere verhoging van de temperatuur van de aarde. Om deze reden, het debat onder wetenschappers nog open is, is het moeilijk in te schatten het totale effect van cloud feedback en bepalen welke van de verschillende feedback meer gewicht heeft.
  • Een ander eenvoudig voorbeeld van negatieve feedback wordt gegeven door het drijfvermogen van de boei. In feite, wanneer het merk neiging te zinken, de kracht van Archimedes toeneemt en de neiging om terug te gaan; Indien de markering neiging te stijgen, de kracht van Archimedes afneemt, en de boei daalt. Het hele systeem is om de stabiliteit gebracht, dat wil zeggen de boei drijft op een welbepaalde hoogte. Als een storing beïnvloedt de inrichting bestaande uit de boei, reageert het systeem oscilleert, maar behoudt de stabiliteit.

Vertragingen in de terugkoppeling

De tijd tussen het moment waarop zij tot gevolg heeft en het tijdstip waarop dit effect in aanmerking wordt genomen om het systeem te wijzigen genaamd "vertraging in de terugkoppellus." Wanneer deze vertraging hoog is, kunt u stabiliteit problemen, zelfs in systemen met negatieve feedback die vaak aanleiding geven tot oscillerende fenomenen geven.

Beschouw als voorbeeld het systeem bestaat uit een persoon die een douche, de menger en de buis die het water draagt ​​uit de menger naar de douchekop neemt. Als de persoon die je douche voelt koud draait de mixer om het warme water, maar vanwege het effect van de lengte van de buis wordt niet onmiddellijk waargenomen door de persoon, die nog steeds het gevoel koud zal verder zetten in de richting van de hete mixer . Op dit moment echter, kan het water te warm, de persoon de mixer draaien aan het koude totdat het water niet voldoende koud zijn, maar vanwege de vertraging ook in dit geval zal de actie buitensporig zijn die tot de 'water te koud. In dit geval zijn wij in aanwezigheid van een stabiel systeem, maar de trend is niet convergeert naar het doel, maar oscillerend.

Stabiliteit in de overgang

Even belangrijk is de studie van de stabiliteit van een systeem van terugkoppeling tijdens de overgangsperiode: het is mogelijk dat het systeem stabiel op snelheid, maar niet beide in het tijdsinterval tussen de activering van de controle door de controller en de situatie in de regeling, namelijk ook hier aanwezig ontwikkelingen oscillerende te stabiliseren, dat is heel onwenselijk in sommige besturingssystemen, zoals servo-systemen waarin de uitgang moet getrouw volgen de input zelfs in transiënten. Daartoe is het nuttig om lag compensatoren of correctief fout te ontwerpen, met behulp van concepten en instrumenten van de regeltechniek.

Feedback en Klimaat

Het klimaatsysteem geeft talloze voorbeelden van verschijnselen terugwerkende: Wanneer een warming trend resulteert in effecten die verdere opwarming veroorzaken heet "positieve feedback", terwijl het in feite de effecten koeling heet "negatieve feedback." De belangrijkste positieve terugkoppeling in het afgiftesysteem omvat waterdamp, terwijl de belangrijkste negatieve feedback lus wordt gevormd door de invloed van temperatuur op de emissie van infrarode straling: verhogen van de temperatuur van een lichaam, de uitgezonden straling toeneemt evenredig met de vierde macht van de absolute temperatuur. Dit effect zorgt voor een krachtige negatieve feedback die de neiging heeft om het klimaat te stabiliseren in de tijd.

Eén van de effecten van positieve terugkoppeling plaats met betrekking tot de verdamping van water. Als de atmosfeer wordt verhit, de verzadigingsdruk van de stoom toeneemt en het verhoogt de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Want het is het belangrijkste broeikasgas, de verhoging maakt de sfeer nog warmer, en dus een hogere productie van waterdamp. Dit proces "sneeuwbaleffect" gaat door totdat een andere factor ingrijpt om de feedback te stoppen. Het resultaat is een veel groter broeikaseffect dan die als gevolg van alleen CO2, zelfs als de relatieve vochtigheid blijft nagenoeg constant.

Anderzijds is ook het smelten van het ijs in de vorm van latente warmte uit de atmosfeer en oceanen vermogen om als reservoir van warmte als te grote negatieve terugkoppeling van het afgiftesysteem.

Feedback effecten als gevolg van de wolken zijn het zoekveld. Gezien van onderen, wolken zenden infrarode straling naar de oppervlakte, een effect van verwarming uitoefenen; weergave van boven, wolken reflecteren het zonlicht en straling uitzenden terug de ruimte in, met het tegenovergestelde effect. De combinatie van deze effecten leiden tot een koel- of verwarmings- net naar soort en hoogte van de wolken. Deze kenmerken zijn moeilijk klimaatmodellen te nemen, deels vanwege de kleine uitbreiding daarvan in de simulatiemodellen en de parametrisering van het model. Een voorbeeld in dit veld is de Iris hypothese, in 2001 geformuleerd door wetenschapper Richard Lindzen.

Een subtieler effect wordt gemaakt door veranderingen in de adiabatische vervallen tarief als de atmosfeer opwarmt. De atmosferische temperatuur daalt met toenemende hoogte in de troposfeer. Aangezien de emissie van infrarode straling is gerelateerd aan de vierde macht van de temperatuurwaarde, de straling uitgezonden vanaf de bovenste atmosfeer lager dan die uit de bodem. De meeste van de straling uitgezonden door de bovenste atmosfeer wordt uitgestraald naar de ruimte, terwijl die van de lagere atmosfeer wordt geabsorbeerd vanaf het oppervlak of uit de atmosfeer. Daarom is de intensiteit van het broeikaseffect hangt af van hoeveel de temperatuur daalt met de hoogte: wanneer deze hoger is, zal het broeikaseffect intenser, terwijl als het minder effect zal zwakker. Deze metingen zijn zeer gevoelig voor fouten, waardoor het moeilijk te bepalen of klimaatmodellen wel of niet hechten aan de experimentele waarnemingen.

Een andere belangrijke feedback proces bestaat dall'albedo ijs: als de temperatuur op aarde stijgt, het poolijs smelt tegen een hoger tarief. Zowel het oppervlak bleek dat de wateren reflecteren minder zonlicht dan ijs, en dan de adsorberende. Daarom opwarming toeneemt, waarbij het smelten van het ijs toe en gaat het proces verder.

De stijging / daling van de vegetatie en in het algemeen de verandering zou bodem beïnvloeden om zo planetaire albedo feedback over het klimaatsysteem.

Verwarming is ook een trigger voor het vrijkomen van methaan uit verschillende bronnen, zowel op het land en op de oceaanbodem. Het ontdooien van permafrost, zoals in bevroren veenmoerassen in Siberië, zorgt voor een positieve feedback als gevolg van de uitstoot van koolstofdioxide en methaan. Ook de stijging van de temperatuur van de oceanen, kan methaan vrijkomen uit hydrateren deposito's van methaan en methaan clathraten gevonden in diep onder de veronderstelling van clathraten. Deze verschijnselen zijn momenteel het onderwerp van intensief onderzoek.

Met de opwarming van de oceanen wordt ook verwacht een positieve feedback op de CO2-concentratie in de atmosfeer als gevolg van de daling van de mogelijkheid om directe oplosbaarheid absorptie en ook door de oceaan ecosystemen. In feite lijdt het niveau mesopelagico een vermindering van de hoeveelheid voedingsstoffen die de groei van diatomeeën ten behoeve van de ontwikkeling van fytoplankton beperken. De laatste is een biologisch koolstofpomp minder krachtig dan diatomeeën.

Eindelijk een ander klimaat feedback is veel discussie over de oceaan stromingen: het smelten van poolijs gevolg van opwarming van de aarde zou leiden tot een wijziging van de thermohaliene circulatie en een daaruit voortvloeiende wijziging van de zogenaamde oceanische transportband, in het bijzonder de oppervlakkige tak van de Noord-Atlantische Oceaan of de huidige golf, met een verkoelend effect op het noordelijk halfrond, met name op het Europese continent, contrasterende, annuleren of zelfs omkeren van de opwarming van de afgelopen decennia.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen reacties

Voeg een Commentaar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha