Что такое положительная и отрицательная обратная связь в управлении
Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь. Применение положительной и отрицательной обратной связи в технических системах.
Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств.
Связи можно разделить по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные). Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций — от одного элемента к другому в направлении основного процесса. Обратные связи, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.
С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информацию о выполненной объектом управления работе, сравнивается с сигналом, определяющим содержание и объем работы (например, план). В случае обнаружения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы вырабатывается, предусмотренный требованиями к системе, корректирующий сигнал на объект управления.
Обратные связи, как видно из рассмотренного примера, занимают важное место в процессе функционирования систем любого назначения. Поэтому обратим особое внимание на их основные функции, каковыми являются:
— противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);
— компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);
— синтез внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);
— выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону. Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.
Обратная связь – одно из фундаментальных понятий теории систем. Первоначально это понятие было исследовано в теории автоматического управления.
Обратную связь обычно иллюстрируют схемами, подобными приведённой на рис. 1.4, где x(t) – закон или алгоритм (программа) управления, хтреб – требуемое значение регулируемого параметра («уставка»), хi – фактическое значение регулируемого параметра, Δх – рассогласование между хтреб и хi.
Обратная связь — связь входа системы с ее выходом. Представляет собой процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы.
Отрицательная ОС изменяет входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Пример: усилитель звуковых частот (прибор для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот).
Положительная ОС, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. ПОС ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время ПОС приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых (автоколебательных) систем, называемых генераторы (производители). Пример: Автогенератор вырабатывает электрические (электромагнитные) колебания, поддерживающиеся подачей по цепи положительной обратной связи части переменного напряжения с выхода автогенератора на его вход. Это будет обеспечено тогда, когда нарастание колебательной энергии будет превосходить потери). При этом амплитуда начальных колебаний будет нарастать.
В технических системахконтрольная информация о работе управляемого объекта поступает по цепи ОС к оператору или автоматическому управляющему устройству.
Пример ООС 1: Черный ящик «Налоговая инспекция». Время сдачи отчета. Охранник осуществляет отрицательную обратную связь выходного параметра «количество посетителей внутри» с парметром «входящие посетители» открывая и закрывая дверь и ругаясь.
Пример ПОС 1: Фонящий микрофон (микрофон установленный недалеко от колонок) сигнал колонок>микрофон>усилитель>сигнал колонок>микрофон.
Пример ПОС 2: Устранение «дребезга контактов» или «влияния шумов срабатывания». Система после срабатывания на некоторое время выключается, но сигнал срабатывания после предустановленной задержки взводит систему опять в рабочее состояние.
5. Качественные методы описания систем. Мозговая атака и метод экспертных оценок, метод сценариев и метод «Дельфи», метод дерева целей, морфологические методы.
Методы типа мозговой атаки («мозговой штурм», «конференция идей», «коллективная генерация идей»)
Обычно при проведении мозговой атаки стараются выполнять определенные правила, суть которых:
· обеспечить как можно большую свободу мышления участников и высказывания ими новых идей;
· приветствуются любые идеи, если вначале они кажутся сомнительными или абсурдными (обсуждение и оценка идей производится позднее);
· не допускается критика, не объявляется ложной и не прекращается обсуждение ни одной идеи;
· желательно высказывать как можно больше идей, особенно нетривиальных.
Подобием сессий КГИ можно считать разного рода совещания, заседания научных советов по проблемам, заседания специально создаваемых временных комиссий и другие собрания компетентных специалистов.
Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 135 ; Нарушение авторских прав
1. Понятие и сущность управления. Виды управления
№31.Принцип обратной связи в управлении. Виды и типы обратной связи. Положительная и отрицательная обратная связь и их значение в деятельности организации.
32. Концепция обратной связи в кибернетике. Значение и роль обратной связи в процессах управления, адаптации и самоорганизации. Реализация принципа обратной связи в социальной сфере
Принципы кибернетического управления: положительная и отрицательная обратная связь («кнут и пряник»).
А что делать, если система не обладает этим свойством? Чтобы ответить на этот вопрос, зададим встречный: а как же тогда мы можем говорить о «состоянии»? Таким образом, приходим к выводу, что говорить о состоянии для системы имеет смысл только в том случае, когда это состояние является устойчивым. Иными словами, мы ожидаем, что состояние системы должно обладать некими границами устойчивости, то есть что при малом изменении своих параметров (оставаясь все еще внутри границы устойчивости) система останется все в том же состоянии.
Но ведь могут быть ситуации, когда такие границы устойчивости для системы являются «слишком узкими», и нам очень хотелось бы их расширить. Можно ли это сделать, и если можно, то каким образом?
Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно ввести понятие об «управляющем воздействии». Для того, чтобы описать его, произведем разбиение всего множества параметров, характеризующих систему, на два класса. Первый класс: параметры, на которые мы не можем оказать влияния. Второй класс – это параметры, которые мы можем – в тех или иных пределах – изменять. Вот такие параметры, которые мы можем изменять, и называются управляющими.
Управляющими параметрами называются такие характеристики системы, которые обладают двумя свойствами: во-первых, они могут быть изменены в нужную для нас сторону (например, по величине и знаку) путем внешних по отношению к исследуемой системе воздействий, и, во-вторых, они определяют границы устойчивости системы (в частности – скорость стремления других характеристик системы к своему стационарному значению, которое характеризует данное состояние системы). В общем случае для каждого состояния управляющие параметры будут разными.
Отметим, что мы не связываем управляющие параметры исключительно только с процессом возврата системы к данному состоянию. Определение дано в таком виде, что оно допускает и управление переходом системы к новому состоянию. Например, это возможно, когда границы устойчивости системы (в данном состоянии!) под воздействием внешнего управления сужаются до величины, когда внешние случайные воздействия (факторы) уже выводят систему за эти границы.
Как следует из сделанного выше примечания, мы можем, в общем случае, все способы управления системой разделить на два альтернативных класса.
Управление, призванное обеспечить устойчивость системы в данном состоянии. Это обеспечивается за счет так называемой отрицательной обратной связи.
Управление, призванное обеспечить перевод системы из одного состояния в другое. Это достигается за счет положительной обратной связи.
Как организована вообще обратная связь?
Представим себе систему. Пусть она отклонилась от своего текущего состояния. Об этом мы можем судить по изменению значений ряда параметров, которые ее характеризуют. Теперь мы вынуждены принимать решение – то есть определять цель своего управления: способствовать ли возвращению системы в свое первоначальное состояние (отрицательная обратная связь – прилагательное «отрицательная» имеет не только буквальный смысл (это мы увидим ниже!), но и подчеркивает, что мы стремимся уменьшить те изменения, которые внесены окружающей средой), или же наоборот, увеличить это отклонение с тем, чтобы система перешла к новому состоянию (положительная обратная связь: опять прилагательное «положительная» имеет не только буквальный смысл, но также и символический, подчеркивающий наше стремление увеличить имеющие место отклонения в системе).
По сути, положительная и отрицательная обратные связи образуют тем самым контур управления, имеющий замкнутый вид за счет появления возможности дозирования управляющих воздействий и анализа их результатов.
Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.
Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.
Как Вы знаете или не знаете или не помните, любая система может быть представлена, как черный ящик. Концепция обратной связи предполагает, что изменение Выходного сигнала одного черного ящика через некоторую передаточную функцию второго черного ящика передается на Вход первого.
Сперва рассмотрим Отрицательную Обратную Связь (ООС). Почему? Да потому, что это и есть основной метод регулирования заданного параметра. Под ООС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы подавить (компенсировать) это изменение. Т.е. отрицательная обратная связь «держит» выходной параметр неизменным. Очень важными параметрами обратной связи, даже при правильном выборе передаточной функции являются
Посмотрим теперь на Положительную Обратную Связь (ПОС). Под ПОС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы усилить (увеличить) это изменение. Т.е. положительная обратная связь «разгоняет» изменение выходного параметра. Из практических общеинженерных применений ПОС следует выделить использование выходного сигнала с временной задержкой для возбуждения системы. Огромное количество электротехнических решений (усилители, автоколебательные системы, генераторы сигналов) базируется именно на явлении ПОС.
! заметим, что и пошаговое регулирование и непрерывное регулирование прекрасно вписываются в концепцию обратной связи!
Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.
Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.
Как Вы знаете или не знаете или не помните, любая система может быть представлена, как черный ящик. Концепция обратной связи предполагает, что изменение Выходного сигнала одного черного ящика через некоторую передаточную функцию второго черного ящика передается на Вход первого.
Сперва рассмотрим Отрицательную Обратную Связь (ООС). Почему? Да потому, что это и есть основной метод регулирования заданного параметра. Под ООС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы подавить (компенсировать) это изменение. Т.е. отрицательная обратная связь «держит» выходной параметр неизменным. Очень важными параметрами обратной связи, даже при правильном выборе передаточной функции являются
Посмотрим теперь на Положительную Обратную Связь (ПОС). Под ПОС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы усилить (увеличить) это изменение. Т.е. положительная обратная связь «разгоняет» изменение выходного параметра. Из практических общеинженерных применений ПОС следует выделить использование выходного сигнала с временной задержкой для возбуждения системы. Огромное количество электротехнических решений (усилители, автоколебательные системы, генераторы сигналов) базируется именно на явлении ПОС.
! заметим, что и пошаговое регулирование и непрерывное регулирование прекрасно вписываются в концепцию обратной связи!
Про обратную связь
Несмотря на то, что сабж всем понятен и, казалось бы, прост, хочу в первом своем посте затронуть именно его.
Мы все живем в мире, где на любое наше действие либо следует какой-то ответ, либо не следует ответа. Если ответа нет – мы чувствуем, что что-то не так. Возможно, некоторые и не ощущают дискомфорта от отсутствия обратной связи. А действительно – чего переживать, если ограничения сняты и можно «быть собой», как иногда можно услышать от молодых людей.
Обратная связь не может быть одноразовой. Она есть всегда и она постоянна. У вас, к примеру, всегда есть «feedback from customer». Он не одноразовый («сегодня есть и больше никогда не будет») – а совсем даже наоборот. Ребенок всегда выскажет вам, что он хочет мороженого (или чего ему в тот момент захочется), когда вы с ним гуляете. Когда проектируется любая система, программа, аппарат или что угодно еще – обратная связь используется для ее калибровки и корректной работы.
Но что делать, если обратная связь нарушена? Если в процессе прохождения сигнала существуют помехи? Если обратной связи нет вообще (все пропало сломалось)?
В такой ситуации мы не знаем, что о нас думает заказчик или подчиненный. Человек не знает, горячо ему или холодно. Космический аппарат, бороздящий просторы большого театра космоса, теряет связь с ЦУПом. Все разваливается…
Если же посмотреть с точки зрения процессов и управления – то все те процессы, которые расходятся в далекие дали или наоборот – схлопываются в ноль (ну вот так их спроектировали) – это процессы с положительной обратной связью. И наоборот – корректно спроектированные процессы, позволяющие системе функционировать необходимое время (заложенное при проектировании) – это прямой пример отрицательной (корректирующей) обратной связи. Проект, который ведется кое-как и кое-как управляется, имеет положительную обратную связь или нарушенную отрицательную – не будет выполнен в срок, с заданной стоимостью, с заданным качеством (по отдельности или все сразу). Ремонт в доме, когда постоянно появляются мнения со стороны, изменяющие ваш первоначальный план – точно такой же пример. Ресторан, с отсутствующей/нарушенной отрицательной обратной связью – разорится, т.к. качество его блюд будет постоянно уходить все дальше от эталона (в любую сторону). Страна, управляемая с поломанной или вообще с отсутствующей обратной связью от народа – обречена, как и таким же образом управляемый проект или ремонт.
В то же самое время починка или создание с нуля необходимой обратной связи зачастую может решить 90% проблем управления. В проектах это зачастую коммуникации. В разработке систем – правильное проектирование. В социуме – все те же коммуникации и процессы, поддающиеся контролю общества.
К сожалению, многие люди не привыкли рассуждать в подобных категориях. Они пытаются придумать «костыли» для неправильно спроектированных процессов, подпирающие процесс/систему с разных сторон. Но подобные «костыли» – в 90% случаев не являются ремонтом обратной связи (созданием отсутствовавшей связи). Это именно костыли, подпорки. Результат использования подобных «нововведений» всегда предсказуем, даже с достаточно высокой долей точности во времени, не говоря уж про 100% вероятность наступления краха, который и пытались предотвратить «костылями».