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霹雳旋风

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[交流] 正反馈和负反馈

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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。

[ Last edited by weiwenjie on 2007-4-12 at 12:46 ]

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