ردود فعل سلبية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى الملاحة اذهب الى البحث
نظام رد فعل سلبي بسيط وصفي ، على سبيل المثال ، لبعض مكبرات الصوت الإلكترونية. تكون التغذية الراجعة سلبية إذا كان كسب الحلقة AB سالبًا.

تحدث التغذية الراجعة السلبية (أو التغذية الراجعة المتوازنة ) عندما يتم إرجاع بعض وظائف ناتج نظام أو عملية أو آلية بطريقة تميل إلى تقليل التقلبات في المخرجات ، سواء كانت ناتجة عن تغييرات في المدخلات أو بسبب اضطرابات أخرى.

في حين أن ردود الفعل الإيجابية يميل أن تؤدي إلى عدم الاستقرار عن طريق النمو الهائل ، التذبذب أو السلوك الفوضوي ، وردود الفعل السلبية يعزز عموما الاستقرار. تميل التعليقات السلبية إلى تعزيز الاستقرار في التوازن ، وتقليل آثار الاضطرابات. يمكن أن تكون حلقات التغذية الراجعة السلبية التي يتم فيها تطبيق المقدار الصحيح من التصحيح مع التوقيت الأمثل مستقرة للغاية ودقيقة وسريعة الاستجابة.

تستخدم التغذية الراجعة السلبية على نطاق واسع في الهندسة الميكانيكية والإلكترونية ، وكذلك داخل الكائنات الحية ، [1] [2] ويمكن رؤيتها في العديد من المجالات الأخرى من الكيمياء والاقتصاد إلى الأنظمة الفيزيائية مثل المناخ. تدرس أنظمة التغذية الراجعة السلبية العامة في هندسة أنظمة التحكم .

تلعب حلقات التغذية الراجعة السلبية أيضًا دورًا أساسيًا في الحفاظ على توازن الغلاف الجوي في أنظمة مختلفة على الأرض. نظام واحد من هذه التعليقات هو التفاعل بين الإشعاع الشمسي ، الغطاء السحابي ، ودرجة حرارة الكوكب.

يتم الحفاظ على مستويات الجلوكوز في الدم عند مستوى ثابت في الجسم من خلال آلية ردود الفعل السلبية. عندما يكون مستوى الجلوكوز في الدم مرتفعًا جدًا ، يفرز البنكرياس الأنسولين وعندما يكون المستوى منخفضًا جدًا ، يفرز البنكرياس الجلوكاجون. يمثل الخط المسطح الموضح نقطة ضبط الاستتباب. يمثل الخط الجيبي مستوى السكر في الدم.

أمثلة

التاريخ

يمكن رؤية ردود الفعل السلبية كأسلوب تحكم في تحسينات الساعة المائية التي أدخلها Ktesibios من الإسكندرية في القرن الثالث قبل الميلاد. توجد آليات التنظيم الذاتي منذ العصور القديمة ، وقد تم استخدامها للحفاظ على مستوى ثابت في خزانات الساعات المائية منذ 200 قبل الميلاد. [3]

و محافظ يطير الكرة مثال مبكر من ردود الفعل السلبية.

تم تطبيق ردود الفعل السلبية في القرن السابع عشر. كورنيليوس المخترع دريبل قد بنيت حراريا التي تسيطر عليها الحاضنات وأفران في 1600s في وقت مبكر، [4] و حكام الطرد المركزي استخدمت لتنظيم المسافة والضغط بين الرحى في طواحين الهواء . [5] حصل جيمس وات على براءة اختراع لشكل حاكم في عام 1788 للتحكم في سرعة محركه البخاري ، ووصف جيمس كليرك ماكسويل في عام 1868 "حركات المكونات" المرتبطة بهذه الحكام والتي تؤدي إلى انخفاض في الاضطراب أو اتساع التذبذب . [6]

تم ترسيخ مصطلح " التغذية المرتدة " بشكل جيد بحلول عشرينيات القرن الماضي ، في إشارة إلى وسيلة لتعزيز اكتساب مكبر إلكتروني. [7] وصف فريس وجنسن هذا الإجراء بأنه "ردود فعل إيجابية" وأشارا بشكل عابر إلى "إجراء تغذية مرتدة سلبي" متباين في عام 1924. [8] جاء هارولد ستيفن بلاك بفكرة استخدام ردود الفعل السلبية في مكبرات الصوت الإلكترونية في في عام 1927 ، قدم طلب براءة اختراع في عام 1928 ، [9] وقام بالتفصيل باستخدامه في ورقته البحثية عام 1934 ، حيث عرّف التغذية المرتدة السلبية كنوع من الاقتران الذي قلل من مكاسب مكبر الصوت ، مما أدى إلى زيادة استقراره وعرض النطاق الترددي بشكل كبير. [10] [11]

نشر Karl Küpfmüller أوراقًا حول نظام التحكم التلقائي في الكسب القائم على التغذية المرتدة السلبية ومعيار استقرار نظام التغذية الراجعة في عام 1928. [12]

بنى Nyquist و Bode على عمل Black لتطوير نظرية استقرار مكبر الصوت. [11]

قام الباحثون الأوائل في مجال علم التحكم الآلي بعد ذلك بتعميم فكرة التغذية الراجعة السلبية لتغطية أي هدف أو سلوك هادف. [13]

يمكن اعتبار أن كل السلوك الهادف يتطلب ردود فعل سلبية. إذا كان الهدف هو تحقيقه ، فإن بعض الإشارات من الهدف ضرورية في وقت ما لتوجيه السلوك.

ساعد رائد التحكم الآلي ، نوربرت وينر ، في إضفاء الطابع الرسمي على مفاهيم التحكم في التغذية الراجعة ، وتحديد التغذية الراجعة بشكل عام على أنها "سلسلة نقل المعلومات وإعادتها" ، [14] وردود الفعل السلبية كما هو الحال عندما:

تميل المعلومات التي يتم تغذيتها إلى مركز التحكم إلى معارضة خروج الكمية الخاضعة للرقابة من الكمية المسيطرة ... : 97 

في حين أن عرض التعليقات على أنها "دائرية للعمل" ساعد في الحفاظ على النظرية بسيطة ومتسقة ، أشار آشبي إلى أنه في حين أنه قد يتعارض مع التعريفات التي تتطلب اتصالاً "واضحًا ماديًا" ، فإن التعريف الدقيق للتغذية المرتدة ليس مهمًا في أي مكان ". [1] أشار آشبي إلى قيود مفهوم "التغذية الراجعة":

يصبح مفهوم "التغذية المرتدة" ، البسيط والطبيعي في بعض الحالات الأولية ، مصطنعًا وقليل الاستخدام عندما تصبح الترابطات بين الأجزاء أكثر تعقيدًا ... لا يمكن التعامل مع مثل هذه الأنظمة المعقدة على أنها مجموعة متشابكة من ردود الفعل المستقلة إلى حد ما الدوائر ، ولكن فقط ككل. لفهم المبادئ العامة للأنظمة الديناميكية ، لذلك ، فإن مفهوم التغذية الراجعة غير مناسب في حد ذاته. المهم هو أن الأنظمة المعقدة ، المترابطة بشكل كبير داخليًا ، لها سلوكيات معقدة ، وأن هذه السلوكيات يمكن أن تكون تسعى إلى الهدف في أنماط معقدة. : 54 

لتقليل الارتباك ، اقترح المؤلفون اللاحقون مصطلحات بديلة مثل التنكسية ، [15] التصحيح الذاتي ، [16] الموازنة ، [17] أو تقليل التناقض [18] بدلاً من "السلبي".

نظرة عامة

حلقات التغذية الراجعة في جسم الإنسان

في العديد من الأنظمة الفيزيائية والبيولوجية ، يمكن للتأثيرات المختلفة نوعيا أن تتعارض مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، في الكيمياء الحيوية ، تقود مجموعة من المواد الكيميائية النظام في اتجاه معين ، بينما تدفعه مجموعة أخرى من المواد الكيميائية في اتجاه معاكس. إذا كان أحد هذين المؤثرين المتعارضين أو كلاهما غير خطي ، فإن نتيجة (نقاط) التوازن غير خطية.

في علم الأحياء ، غالبًا ما يشار إلى هذه العملية (بشكل عام ، البيوكيميائية ) على أنها عملية الاستتباب . بينما في الميكانيكا ، المصطلح الأكثر شيوعًا هو التوازن .

في الهندسة ، الرياضيات والعلوم الفيزيائية، والبيولوجية، حيث مشتركة لنقاط حولها تشمل ينجذب النظام: الجذابون، مستقرة الدول، eigenstates / eigenfunctions، نقطة التوازن، و setpoints .

في نظرية التحكم ، يشير السالب إلى علامة المضاعف في النماذج الرياضية للتغذية الراجعة. في تدوين دلتا ، يتم إضافة الإخراج أو خلطه في الإدخال. في الأنظمة متعددة المتغيرات ، تساعد المتجهات على توضيح كيف يمكن للتأثيرات المتعددة أن تكمل بعضها جزئيًا وتعارض بعضها البعض جزئيًا. [7]

يستخدم بعض المؤلفين ، لا سيما فيما يتعلق بنمذجة أنظمة الأعمال ، السلبية للإشارة إلى تقليل الاختلاف بين السلوك المطلوب والفعلي للنظام. [19] [20] في سياق علم النفس ، من ناحية أخرى ، يشير السلبية إلى تكافؤ التغذية الراجعة - جذابة مقابل مكره ، أو المديح مقابل النقد. [21]

في المقابل ، فإن التغذية الراجعة الإيجابية هي ردود الفعل التي يستجيب فيها النظام لزيادة حجم أي اضطراب معين ، مما يؤدي إلى تضخيم الإشارة الأصلية بدلاً من الاستقرار. أي نظام يحتوي على ردود فعل إيجابية مع ربح أكبر من واحد سينتج عنه موقف هارب. تتطلب كل من الملاحظات الإيجابية والسلبية حلقة تغذية راجعة للعمل.

ومع ذلك ، يمكن أن تظل أنظمة التغذية الراجعة السلبية عرضة للتذبذبات . يحدث هذا بسبب تحول الطور حول أي حلقة. بسبب هذه التحولات الطورية ، يمكن أن تصبح إشارة التغذية المرتدة لبعض الترددات في النهاية في طور مع إشارة الإدخال وبالتالي تتحول إلى ردود فعل إيجابية ، مما يخلق حالة من الهروب. حتى قبل النقطة التي يصبح فيها تحول الطور 180 درجة ، سيصبح استقرار حلقة التغذية الراجعة السلبية معرضًا للخطر ، مما يؤدي إلى زيادة التجاوزات والتجاوزات بعد حدوث اضطراب. غالبًا ما يتم التعامل مع هذه المشكلة عن طريق تخفيف أو تغيير مرحلة الترددات المسببة للمشكلة في خطوة تصميم تسمى التعويض. ما لم يكن النظام يحتوي بشكل طبيعي على التخميد الكافي ، فإن العديد من أنظمة التغذية المرتدة السلبية بها مرشحات أو مخمدات تمرير منخفضة تركيب.

بعض تطبيقات محددة

هناك عدد كبير من الأمثلة المختلفة للتعليقات السلبية وبعضها تمت مناقشته أدناه.

تنظيم خاطئ

حلقة منظم أساسية يتم التحكم فيها عن طريق الخطأ
A منظم R بضبط المدخلات إلى نظام T وبالتالي فإن مراقبة المتغيرات الأساسية E تقام لقيم مجموعة نقطة S تلك النتيجة في إخراج النظام المطلوب على الرغم من الاضطرابات D . [1] [22]

أحد استخدامات التغذية الراجعة هو جعل نظام (على سبيل المثال T ) ينظم ذاتيًا لتقليل تأثير الاضطراب (على سبيل المثال D ). استخدام رد الفعل سلبيا، قياس بعض المتغيرات (على سبيل المثال، متغير عملية ، يقول E ) و تطرح من القيمة المطلوبة (في "نقطة مجموعة ' ) لتقدير خطأ تشغيلي في حالة النظام، الذي يستخدم بعد ذلك من قبل منظم (قل R ) لتقليل الفجوة بين القياس والقيمة المطلوبة. [23] [24] يعدل المنظم المدخل إلى النظام T.حسب تفسيره للخطأ في حالة النظام. قد يحدث هذا الخطأ من خلال مجموعة متنوعة من الاضطرابات أو "الاضطرابات" المحتملة ، بعضها بطيء وبعضها سريع. [25] و التنظيم في مثل هذه الأنظمة يمكن أن تتراوح من بسيطة "على الخروج" التحكم إلى معالجة أكثر تعقيدا للإشارة خطأ. [26]

وتجدر الإشارة إلى أن الشكل المادي للإشارات في النظام قد يتغير من نقطة إلى أخرى. لذلك ، على سبيل المثال ، قد يتسبب التغيير في الطقس في حدوث اضطراب في المدخلات الحرارية للمنزل (كمثال على النظام T ) الذي يتم مراقبته بواسطة مقياس حرارة كتغير في درجة الحرارة (كمثال على "متغير أساسي" E ) ، تم تحويله بواسطة منظم الحرارة ("مقارن") إلى خطأ كهربائي في الحالة مقارنة بـ "نقطة الضبط " S ، ثم يستخدمه المنظم لاحقًا (يحتوي على "وحدة تحكم" تحكم في صمامات التحكم بالغاز وجهاز إشعال) في النهاية لتغيير الحرارةمقدمة من الفرن ("المستجيب") لمواجهة الاضطراب الأولي المتعلق بالطقس في مدخلات الحرارة إلى المنزل. [27]

عادةً ما يتم تنفيذ التنظيم الذي يتم التحكم فيه عن طريق الخطأ باستخدام وحدة تحكم مشتقة متناسبة ( وحدة تحكم PID ). تُشتق إشارة المنظم من مجموع مرجح لإشارة الخطأ ، وهي جزء لا يتجزأ من إشارة الخطأ ، ومشتق من إشارة الخطأ. تعتمد أوزان المكونات المعنية على التطبيق. [28]

رياضيا ، يتم إعطاء إشارة المنظم من خلال:

أين

هو الوقت المتكامل
هو الوقت المشتق

مكبر ردود الفعل السلبية

اخترع هارولد ستيفن بلاك مكبر ردود الفعل السلبية في مختبرات بيل في عام 1927 ، ومنح براءة اختراع في عام 1937 ( براءة الاختراع الأمريكية رقم 2،102،671 "استمرارًا للتطبيق المسلسل رقم 298155 ، تم تقديمه في 8 أغسطس 1928 ..."). [9] [29]

"تتكون براءة الاختراع من 52 صفحة بالإضافة إلى 35 صفحة من الأشكال. أول 43 صفحة تمثل أطروحة صغيرة حول مضخمات التغذية الراجعة!" [29]

هناك العديد من المزايا للتغذية الراجعة في مكبرات الصوت. [30] في التصميم ، يتم اختيار نوع التعليقات ومقدارها بعناية لموازنة هذه الفوائد المختلفة وتحسينها.

مزايا التغذية الراجعة للجهد السلبي في مكبرات الصوت هي-

  1. يقلل من التشويه غير الخطي لأنه يتمتع بدقة أعلى.
  2. يزيد من استقرار الدائرة بحيث يظل الكسب مستقرًا على الرغم من وجود اختلافات في درجة الحرارة المحيطة والتردد وسعة الإشارة.
  3. يزيد من عرض النطاق الترددي الذي يتم تحسين استجابة التردد.
  4. من الممكن تعديل ممانعات المدخلات والمخرجات.
  5. التشويه التوافقي ، تشويه الطور أقل.
  6. تشويه الاتساع والتردد أقل.
  7. يتم تقليل الضوضاء بشكل كبير.
  8. من المزايا المهمة للتغذية المرتدة السلبية أنها تثبت الكسب.

على الرغم من أن ردود الفعل السلبية لها العديد من المزايا ، إلا أن مكبرات الصوت ذات التغذية الراجعة يمكن أن تتأرجح . انظر المقال على رد الخطوة . حتى أنهم قد يظهرون عدم الاستقرار . هاري نيكويست من مختبرات بيل اقترح معيار الاستقرار نيكويست و مؤامرة نيكويست التي تحدد آليات التغذية الراجعة مستقرة، بما في ذلك مكبرات الصوت وأنظمة التحكم.

مكبر ردود الفعل السلبية مع اضطراب خارجي. [31] تكون التغذية الراجعة سلبية إذا كانت A  > 0.

يوضح الشكل مخطط كتلة مبسطًا لمكبر ردود فعل سلبية .

تحدد الملاحظات كسب مكبر الصوت الكلي (الحلقة المغلقة) بقيمة:

حيث تفترض القيمة التقريبية β A >> 1. يوضح هذا التعبير أن كسبًا أكبر من واحد يتطلب β <1. نظرًا لأن الكسب التقريبي 1 / β مستقل عن كسب الحلقة المفتوحة A ، يُقال أن التغذية المرتدة "تزيل الحساسية" كسب الحلقة المغلقة للتغيرات في A (على سبيل المثال ، بسبب اختلافات التصنيع بين الوحدات ، أو تأثيرات درجة الحرارة على المكونات) ، بشرط أن يكون الكسب A كبيرًا بدرجة كافية. [32] في هذا السياق ، غالبًا ما يُطلق على العامل (1 + β A ) "عامل الحساسية" ، [33] [34] وفي السياق الأوسع لتأثيرات التغذية الراجعة التي تتضمن أمورًا أخرى مثل المعاوقة الكهربائية وعرض النطاق الترددي ، "عامل التحسين". [35]

إذا تم تضمين الاضطراب D ، يصبح خرج مكبر الصوت:

مما يدل على أن التغذية الراجعة تقلل من تأثير الاضطراب بواسطة "عامل التحسين" (1 + β A ). قد ينشأ الاضطراب D من التقلبات في خرج مكبر الصوت بسبب الضوضاء وعدم الخطية (التشويه) داخل هذا مكبر الصوت ، أو من مصادر الضوضاء الأخرى مثل مصادر الطاقة. [36] [37]

تسمى إشارة الاختلاف I O عند إدخال مكبر الصوت أحيانًا "إشارة الخطأ". [38] وفقًا للرسم التخطيطي ، فإن إشارة الخطأ هي:

من هذا التعبير ، يمكن ملاحظة أن "عامل التحسين" الكبير (أو كسب حلقة كبيرة β A ) يميل إلى إبقاء إشارة الخطأ هذه صغيرة.

على الرغم من أن الرسم البياني يوضح مبادئ مكبر ردود الفعل السلبية ، إلا أن نمذجة مكبر حقيقي ككتلة تضخيم أمامية أحادية الجانب وكتلة ردود فعل أحادية الجانب لها قيود كبيرة. [39] للاطلاع على طرق التحليل التي لا تحقق هذه المثالية ، راجع مقالة مكبر ردود الفعل السلبية .

دوائر مكبر التشغيل

مضخم جهد التغذية المرتدة يستخدم op amp مع كسب محدود ولكن ممانعات إدخال لانهائية ومقاومة خرج صفرية. [40]

تم تطوير مكبر الصوت التشغيلي في الأصل باعتباره لبنة لبناء أجهزة الكمبيوتر التناظرية ، ولكنه يُستخدم الآن بشكل شبه عالمي في جميع أنواع التطبيقات بما في ذلك معدات الصوت وأنظمة التحكم .

عادةً ما تستخدم دارات مكبر التشغيل ردود فعل سلبية للحصول على وظيفة نقل يمكن التنبؤ بها. نظرًا لأن كسب الحلقة المفتوحة لجهاز op-amp كبير للغاية ، فإن إشارة إدخال تفاضلية صغيرة ستدفع خرج مكبر الصوت إلى سكة واحدة أو أخرى في حالة عدم وجود ردود فعل سلبية. مثال بسيط على استخدام التغذية المرتدة هو مضخم الجهد op-amp الموضح في الشكل.

يفترض النموذج المثالي للمضخم التشغيلي أن الكسب غير محدود ، ومقاومة المدخلات لانهائية ، ومقاومة الخرج صفر ، وتيارات تعويض الدخل والجهد صفر. مثل هذا مكبر الصوت المثالي لا يسحب أي تيار من مقسم المقاوم. [41] تجاهل الديناميكيات (التأثيرات العابرة وتأخير الانتشار ) ، فإن الكسب اللامتناهي لمكبر الصوت المثالي يعني أن دائرة التغذية المرتدة هذه تدفع فرق الجهد بين مدخلي op-amp إلى الصفر. [41] وبالتالي ، فإن كسب الجهد للدائرة في الرسم البياني ، بافتراض المرجع المثالي ، هو المقابل لنسبة تقسيم جهد التغذية المرتدة β:

.

جهاز op-amp الحقيقي له مكاسب عالية ولكن محدودة A عند الترددات المنخفضة ، تتناقص تدريجياً عند الترددات الأعلى. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعرض مقاومة مدخلات محدودة ومقاومة إخراج غير صفرية. على الرغم من أن أجهزة op-amp العملية ليست مثالية ، إلا أن نموذج op-amp المثالي غالبًا ما يكون كافياً لفهم تشغيل الدائرة عند ترددات منخفضة بدرجة كافية. كما تمت مناقشته في القسم السابق ، تعمل دائرة التغذية المرتدة على تثبيت كسب الحلقة المغلقة وإزالة حساسية الإخراج للتقلبات المتولدة داخل مكبر الصوت نفسه. [42]

الهندسة الميكانيكية

على صمام عوامة يستخدم أو تعويم صمام ردود الفعل السلبية على التحكم في مستوى الماء في البئر.

مثال على استخدام وسائل منع ردود الفعل السلبية هو صمام عوامة السيطرة على مستوى المياه (انظر الرسم البياني)، أو منظم الضغط . في مجال الهندسة الحديثة، تم العثور على الحلقات ردود الفعل السلبية في حكام المحرك ، حقن الوقود النظم و المكربن . وتستخدم آليات الرقابة مماثلة في أنظمة التدفئة و، مثل تلك التي تنطوي على تبريد ومكيفات الهواء ، والثلاجات ، أو مجمد .

علم الأحياء

السيطرة على هرمونات الغدد الصماء من خلال التغذية الراجعة السلبية.

بعض النظم البيولوجية تبدي ردود الفعل السلبية مثل baroreflex في ضغط الدم التنظيم و الكريات الحمر . تستخدم العديد من العمليات البيولوجية (على سبيل المثال ، في علم التشريح البشري ) ردود فعل سلبية. والأمثلة على ذلك عديدة ، من تنظيم درجة حرارة الجسم ، إلى تنظيم مستويات السكر في الدم . يمكن أن يؤدي تعطيل حلقات التغذية الراجعة إلى نتائج غير مرغوب فيها: في حالة مستويات الجلوكوز في الدم ، إذا فشلت التغذية الراجعة السلبية ، فقد تبدأ مستويات الجلوكوز في الدم في الارتفاع بشكل كبير ، مما يؤدي إلى الإصابة بمرض السكري .

بالنسبة لإفراز الهرمون الذي تنظمه حلقة التغذية الراجعة السلبية: عندما تفرز الغدة X الهرمون X ، فإن هذا يحفز الخلايا المستهدفة على إفراز هرمون Y. وعندما يكون هناك فائض من هرمون Y ، فإن الغدة X "تستشعر" هذا وتمنع إفرازها للهرمون X. الموضح في الشكل ، يتم التحكم في معظم هرمونات الغدد الصماء من خلال حلقة تثبيط ردود الفعل السلبية الفسيولوجية ، مثل القشرانيات السكرية التي تفرزها قشرة الغدة الكظرية . و تحت المهاد تفرز بين الافراج عن القشرية هرمون (CRH) ، التي توجه الأمامي الغدة النخامية لإفراز هرمون قشر الكظر (ACTH). بدوره ، يوجه ACTH قشرة الغدة الكظرية لإفراز الجلوكوكورتيكويد ، مثل الكورتيزول . لا تؤدي القشرانيات السكرية وظائفها في جميع أنحاء الجسم فحسب ، بل تؤثر سلبًا أيضًا على إطلاق المزيد من الإفرازات المحفزة لكل من الوطاء والغدة النخامية ، مما يقلل بشكل فعال من إنتاج الجلوكوكورتيكويد بمجرد إطلاق كمية كافية. [43]

الكيمياء

يمكن للأنظمة المغلقة التي تحتوي على مواد تخضع لتفاعل كيميائي عكسي أن تظهر أيضًا ردود فعل سلبية وفقًا لمبدأ Le Chatelier الذي يحول التوازن الكيميائي إلى الجانب الآخر من التفاعل من أجل تقليل الإجهاد. على سبيل المثال ، في رد الفعل

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 + 92 كيلو جول / مول

في حالة وجود خليط من المواد المتفاعلة والمنتجات في حالة توازن في حاوية محكمة الغلق ويضاف غاز النيتروجين إلى هذا النظام ، فحينئذٍ سيتحول التوازن نحو جانب المنتج استجابةً لذلك. إذا تم رفع درجة الحرارة ، فسوف يتحول التوازن نحو الجانب المتفاعل والذي ، نظرًا لأن التفاعل العكسي ماص للحرارة ، سيقلل درجة الحرارة جزئيًا.

التنظيم الذاتي

التنظيم الذاتي هو قدرة أنظمة معينة على "تنظيم سلوكها أو هيكلها". [44] هناك العديد من العوامل المحتملة التي تساهم في هذه القدرة ، وغالبًا ما يتم تحديد الملاحظات الإيجابية كمساهم محتمل. ومع ذلك ، يمكن أن تلعب ردود الفعل السلبية دورًا أيضًا. [45]

الاقتصاد

في علم الاقتصاد ، المثبتات التلقائية هي برامج حكومية تهدف إلى العمل كتغذية مرتدة سلبية لكبح التقلبات في الناتج المحلي الإجمالي الحقيقي .

يؤكد علم الاقتصاد السائد أن آلية تسعير السوق تعمل لمطابقة العرض والطلب ، لأن عدم التطابق بينهما يغذي عملية صنع القرار للموردين والمطالبين بالسلع ، مما يؤدي إلى تغيير الأسعار وبالتالي تقليل أي تباين. لكن نوربرت وينر كتب في عام 1948:

"هناك اعتقاد حالي في العديد من البلدان وترقى إلى مرتبة مقال رسمي للإيمان في الولايات المتحدة بأن المنافسة الحرة هي في حد ذاتها عملية استتباب ... لسوء الحظ ، فإن الدليل ، كما هو ، ضد هذا العقل البسيط نظرية." [46]

مفهوم التوازن الاقتصادي يتم الاحتفاظ بهذه الطريقة من قبل قوى السوق كما تم استجوابه من قبل العديد من بدعي الاقتصاديين مثل الممول جورج سوروس [47] وقيادة الاقتصاد البيئي و المنظر حالة استقرار هيرمان دالي ، الذي كان مع البنك الدولي في 1988- 1994. [48]

علوم البيئة

من الأمثلة الأساسية والشائعة لنظام التغذية المرتدة السلبية في البيئة التفاعل بين الغطاء السحابي ونمو النبات والإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الكوكب. [49] مع زيادة الإشعاع الشمسي الوارد ، تزداد درجة حرارة الكوكب. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد كمية الحياة النباتية التي يمكن أن تنمو. يمكن لهذه الحياة النباتية بعد ذلك أن تصنع منتجات مثل الكبريت التي تنتج المزيد من الغطاء السحابي. تؤدي الزيادة في الغطاء السحابي إلى ارتفاع البياض ، أو انعكاس سطح الأرض. ومع زيادة البياض ، تقل كمية الإشعاع الشمسي. [50] وهذا بدوره يؤثر على بقية الدورة.

يتأثر أيضًا الغطاء السحابي ، وبالتالي كوكب البياض ودرجة الحرارة ، بالدورة الهيدرولوجية . [51] مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب ، يتم إنتاج المزيد من بخار الماء ، مما يؤدي إلى تكوين المزيد من السحب. [52] تقوم الغيوم بعد ذلك بمنع الإشعاع الشمسي الوارد ، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة الكوكب. ينتج عن هذا التفاعل كمية أقل من بخار الماء وبالتالي تقليل الغطاء السحابي. ثم تتكرر الدورة في حلقة ردود فعل سلبية. بهذه الطريقة ، يكون لحلقات التغذية الراجعة السلبية في البيئة تأثير استقرار. [53]

انظر أيضا

المراجع

  1. ^ أ ب ج دبليو روس آشبي (1957). "الفصل 12: المنظم الخاطئ" (PDF) . مقدمة في علم التحكم الآلي . تشابمان آند هول المحدودة ؛ الإنترنت (1999). ص 219 - 243.
  2. ^ روبرت إي. جاري ليون ميلر (2000). "§6.1 الاستتباب يعتمد على ردود الفعل السلبية" . علم البيئة . ماكميلان. ص. 92. رقم ISBN 9780716728290.
  3. ^ بريدفيلد ، بيتر سي (2004). "النمذجة القائمة على المنفذ للأنظمة الميكاترونية". الرياضيات والحاسوب في المحاكاة . 66 (2): 99-128. سيتسيركس 10.1.1.108.9830 . دوى : 10.1016 / j.matcom.2003.11.002 . 
  4. ^ "تيري ، جيريت. كورنيليس دريبل. أمستردام: إتش جي باريس ، 1932" (PDF) . تم الاسترجاع 2013-05-03 .
  5. ^ هيلز ، ريتشارد إل (1996). قوة من الريح . صحافة جامعة كامبرج. رقم ISBN 9780521566865.
  6. ^ ماكسويل ، جيمس كليرك (1868). "على الحكام" (PDF) . وقائع الجمعية الملكية في لندن . 16 : 270 - 283. دوى : 10.1098 / rspl.1867.0055 . S2CID 51751195 - عبر ويكيميديا.  
  7. ^ أ ب ديفيد أ. مينديل (2002). بين الإنسان والآلة: التغذية الراجعة والتحكم والحوسبة قبل علم التحكم الآلي . بالتيمور ، دكتوراه في الطب ، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. رقم ISBN 9780801868955.
  8. ^ فريس ، HT ؛ جنسن ، إيه جي (1924). "مكبرات الصوت عالية التردد". مجلة بيل سيستم الفنية . 3 (2): 181-205. دوى : 10.1002 / j.1538-7305.1924.tb01354.x .
  9. ^ أ ب جيمس إي بريتين (فبراير 2011). "قاعة مشاهير الهندسة الكهربائية: هارولد إس بلاك" (PDF) . وقائع IEEE . 99 (2): 351–353. دوى : 10.1109 / jproc.2010.2090997 .
  10. ^ بلاك ، HS (يناير 1934). "مكبرات الصوت المستقرة" (PDF) . بيل سيستم تك. ي . 13 (1): 1-18. دوى : 10.1002 / j.1538-7305.1934.tb00652.x . تم الاسترجاع 2 يناير ، 2013 .
  11. ^ أ ب ستيوارت بينيت (1993). "الفصل 3: مكبر للصوت ردود الفعل السلبية الإلكترونية" . تاريخ هندسة التحكم 1930-1955 . معهد المهندسين الكهربائيين. ص 70 وما يليها . رقم ISBN 9780863412806.
  12. ^ سي بيسيل (2006). "Karl Kupfmuller ، 1928: نطاق زمني مبكر ، حلقة مغلقة ، معيار الاستقرار" (PDF) . مجلة IEEE Control Systems : 115-116 ، 126.
  13. ^ روزنبلويت ، أرتورو ، نوربرت وينر ، وجوليان بيجلو. " السلوك والغرض والغائية ". فلسفة العلم 10.1 (1943): 18-24.
  14. ^ نوربرت وينر علم التحكم الآلي: أو التحكم والتواصل في الحيوان والآلة . كامبريدج ، ماساتشوستس: مطبعة التكنولوجيا ؛ نيويورك: John Wiley & Sons، Inc. ، 1948.
  15. ^ هيرمان إيه هاوس وريتشارد ب.أدلر ، نظرية الدائرة للشبكات الصاخبة الخطية ، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، 1959
  16. ^ بيتر م.سنج (1990). الانضباط الخامس: فن وممارسة منظمة التعلم . نيويورك: دوبليداي. ص. 424. ISBN 978-0-385-26094-7.
  17. ^ هيلين إي. ريتشارد جيه هوبز (2006). العلوم والسياسة في إدارة الموارد الطبيعية: فهم تعقيد النظام . صحافة جامعة كامبرج. ص. 205. رقم ISBN 9781139458603. الموازنة أو التغذية الراجعة السلبية تتعارض مع التغيير وتعارضه
  18. ^ كارفر ، تشارلز س. شير ، مايكل ف. (2001-05-07). في التنظيم الذاتي للسلوك . رقم ISBN 9780521000994.
  19. ^ آركالجود رامابراساد (1983). "في تعريف ردود الفعل". العلوم السلوكية . 28 (1): 4-13. دوى : 10.1002 / BS.3830280103 .
  20. ^ جون دي ستيرمان ، ديناميكيات الأعمال: التفكير في النظم والنمذجة لعالم معقد McGraw Hill / Irwin ، 2000. ISBN 9780072389159 
  21. ^ هيرولد ، ديفيد م. غريلر ، مارتن م. (1977). "ملاحظات البحث. التغذية الراجعة: تعريف البناء". أكاديمية مجلة الإدارة . 20 (1): 142-147. دوى : 10.2307 / 255468 . جستور 255468 . 
  22. ^ Sudheer S Bhagade ؛ جوفيند داس ناجشوار (2011). ديناميات العملية والتحكم . PHI التعلم الجندي. المحدودة ص 6 ، 9. ISBN 9788120344051.
  23. ^ تشارلز إتش ويلتس (1960). مبادئ التحكم في التغذية الراجعة . حانة أديسون ويسلي. شرطي. 1 . في نظام ردود الفعل البسيط ، يتم التحكم في كمية مادية محددة ، ويتم التحكم عن طريق إجراء مقارنة فعلية لهذه الكمية مع قيمتها المرغوبة واستخدام الفرق لتقليل الخطأ الملحوظ. مثل هذا النظام يقوم بالتصحيح الذاتي بمعنى أن أي انحرافات عن الأداء المطلوب تستخدم لإنتاج إجراء تصحيحي.
  24. ^ إس كيه سينغ (2010). التحكم في العمليات: ديناميات المفاهيم والتطبيقات . PHI التعلم الجندي. المحدودة ص. 222- رقم ISBN 9788120336780.
  25. ^ على سبيل المثال ، اضطرابات الإدخال والحمل. انظر William Y. Svrcek؛ دونالد ب. برنت ر.يونغ (2013). نهج في الوقت الحقيقي للتحكم في العمليات (الطبعة الثالثة). جون وايلي وأولاده. ص. 57. رقم ISBN 9781118684733.
  26. ^ تشارلز دي إتش ويليامز. "أنواع التحكم بالتغذية الراجعة" . ردود الفعل والتحكم في درجة الحرارة . جامعة إكستر: الفيزياء وعلم الفلك . تم الاسترجاع 2014/06/08 .
  27. ^ جيانيني ، أليساندرا ؛ بياسوتي ، ميشيلا ؛ فيرستريت ، ميشيل م. (2008-12-01). "استعراض قائم على نموذج المناخ للجفاف في منطقة الساحل: التصحر وإعادة التخضير وتغير المناخ". التغيير العالمي والكوكبي . تغير المناخ والتصحر. 64 (3): 119-128. بيب كود : 2008GPC .... 64..119G . دوى : 10.1016 / j.gloplacha.2008.05.004 . ISSN 0921-8181 . 
  28. ^ بشوفر ، جون (2005). "ملاحظات للفيزيائيين: مقال تعليمي عن التحكم". تقييمات الفيزياء الحديثة . 77 (3): 783-835. بيب كود : 2005RvMP ... 77..783B . سيتسيركس 10.1.1.124.7043 . دوى : 10.1103 / revmodphys.77.783 . 
  29. ^ أ ب CA Desoer (أغسطس 1984). "في ذكرى: هارولد ستيفن بلاك". معاملات IEEE على التحكم الآلي . AC-29 (8): 673-674. دوى : 10.1109 / tac.1984.1103645 .
  30. ^ سانتيرام كال (2009). "§6.3 مزايا مضخمات التغذية المرتدة السلبية" . الإلكترونيات الأساسية: الأجهزة والدوائر وأسسها . PHI التعلم الجندي. المحدودة ص .193 وما يليها . رقم ISBN 9788120319523.
  31. ^ مارك طومسون (2006). "الشكل 11-4: الإدخال الفردي الكلاسيكي ، حلقة التحكم في الإخراج الفردي" . تصميم الدوائر التناظرية بديهية . نيونس. رقم ISBN  9780080478753.
  32. ^ سانتيرام كال (2009). "§6.3.1 اكتساب الاستقرار" . الإلكترونيات الأساسية: الأجهزة والدوائر وأساسيات تكنولوجيا المعلومات . PHI التعلم الجندي. المحدودة ص.193-194. رقم ISBN  9788120319523.
  33. ^ مارك تي طومسون ، ص. 309
  34. ^ توماس إتش لي (2004). تصميم دوائر الترددات الراديوية CMOS (الطبعة الثانية). صحافة جامعة كامبرج. ص. 447. ISBN  9780521835398.
  35. ^ نوربرت مالك (1995). "عامل التحسين" . الدوائر الإلكترونية: محاكاة التحليل والتصميم . برنتيس هول. ص. 671. ردمك  9780023749100.
  36. ^ سانتيرام كال (14 يناير 2009). "§6.3.2 الحد من الضوضاء" . الإلكترونيات الأساسية: الأجهزة والدوائر وأساسيات تكنولوجيا المعلومات . ص. 194. ISBN  9788120319523.
  37. ^ SK Bhattacharya. "§ 5.3.3 تأثير التغذية المرتدة على إشارة الاضطراب" . نظم التحكم الخطية: لجامعة البنجاب التقنية . رقم ISBN  9788131759523.
  38. ^ محمد راشد (2010). الدوائر الإلكترونية الدقيقة: التحليل والتصميم (الطبعة الثانية). سينجاج ليرنينج. ص. 642. ISBN  9780495667728.
  39. ^ واي كاي تشين (2005). "الفصل 13: نظرية التغذية الراجعة العامة" . تحليل الدائرة ونظرية مكبر للصوت ردود الفعل . اضغط CRC. ص 13 - 1. رقم ISBN  9781420037272. [في مكبر عملي] قد لا يكون المسار الأمامي أحادي الجانب تمامًا ، وعادة ما يكون مسار التغذية المرتدة ثنائيًا ، وغالبًا ما تكون شبكات اقتران المدخلات والمخرجات معقدة.
  40. ^ انظر ، على سبيل المثال ، الشكل 1.4 ، ص. 7 نموذج المرجع المثالي في سيرجيو فرانكو (2002). التصميم مع مكبرات الصوت التشغيلية والدوائر المتكاملة التناظرية (الطبعة الثالثة). ماكجرو هيل. رقم ISBN 978-0078028168.أو ديفيد جي ناير ؛ سيرجيو ب فرانكو (2009). "الشكل 16.2: تكوينات op-amp الأربعة الممكنة " . في Wai-Kai Chen. أساسيات الدوائر والمرشحات (كتيب الدوائر والفلاتر ، الطبعة الثالثة). اضغط CRC. ص 16 - 2. رقم ISBN 9781420058888.
  41. ^ أ ب جي شيتر ؛ أ. راندرز (2014). "§6.3.4 المضخمات الخطية المزودة بمضخمات تشغيلية" . تصميم ميكاترونكس عالية الأداء . اضغط على IOS. ص. 499. ردمك  9781614993681.
  42. ^ والتر جي جونج (2005). "كسب الضوضاء (NG)" . كتيب تطبيقات Op Amp . نيونس. ص 12 وما يليها . رقم ISBN  9780750678445.
  43. ^ رافين ، ف. جونسون ، جي بي. علم الأحياء ، الطبعة الخامسة ، بوسطن: Hill Companies، Inc. 1999. صفحة 1058.
  44. ^ وليام ر.أوتال (2014). علم النفس: مصادر المصنوعات والمفاهيم الخاطئة في علم النفس العلمي . مطبعة علم النفس. ص 95 وما يليها . رقم ISBN  9781135623722.
  45. ^ سكوت كامازين جان لويس دينوبورج نايجل آر فرانكس ؛ جيمس سنيد جاي ثيراولاز إريك بونابو (2003). "الفصل 2: ​​كيف يعمل التنظيم الذاتي" . التنظيم الذاتي في النظم البيولوجية . مطبعة جامعة برينستون. ص 15 وما يليها . رقم ISBN  9780691116242.
  46. ^ علم التحكم الآلي: أو التحكم والتواصل في الحيوان والآلة ص 158
  47. ^ جوروج سوروس ، كيمياء التمويل
  48. ^ هيرمان دالي ، اقتصاديات الدولة الثابتة
  49. ^ تشارلسون ، روبرت جيه ؛ لوفلوك ، جيمس إي. أندريا ، مينرات أو. وارن ، ستيفن ج. (1987). "العوالق النباتية المحيطية ، الكبريت الجوي ، البياض السحابي والمناخ". الطبيعة . 326 (6114): 655-661. بيب كود : 1987Natur.326..655C . دوى : 10.1038 / 326655a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4321239 .  
  50. ^ وينتون ، مايكل (2006). "تغير المناخ المتضخم في القطب الشمالي: ما علاقة التغذية المرتدة البياض السطحي به؟" . رسائل البحث الجيوفيزيائي . 33 (3): L03701. بيب كود : 2006GeoRL..33.3701W . دوى : 10.1029 / 2005GL025244 . ISSN 1944-8007 . 
  51. ^ ستيفنز ، جرايم ل. (2005). "ردود الفعل السحابية في نظام المناخ: مراجعة نقدية". مجلة المناخ . 18 (2): 237-273. بيب كود : 2005JCli ... 18..237S . دوى : 10.1175 / JCLI-3243.1 . ISSN 0894-8755 . 
  52. ^ جيكلز ، TD ؛ أن ، ZS ؛ أندرسن ، ك. بيكر ، أركنساس ؛ Bergametti، G.؛ بروكس ، ن. تساو ، جي. بويد ، بي دبليو ؛ Duce ، RA ؛ هانتر ، كا ؛ كواحاته ، ح. (2005). "روابط الحديد العالمية بين غبار الصحراء والكيمياء الحيوية للمحيطات والمناخ". علم . 308 (5718): 67-71. بيب كود : 2005Sci ... 308 ... 67J . دوى : 10.1126 / العلوم .1105959 . ISSN 0036-8075 . بميد 15802595 . S2CID 16985005 .   
  53. ^ جيانيني ، أليساندرا ؛ بياسوتي ، ميشيلا ؛ فيرستريت ، ميشيل م. (2008). "استعراض قائم على نموذج المناخ للجفاف في منطقة الساحل: التصحر وإعادة التخضير وتغير المناخ". التغيير العالمي والكوكبي . تغير المناخ والتصحر. 64 (3): 119-128. بيب كود : 2008GPC .... 64..119G . دوى : 10.1016 / j.gloplacha.2008.05.004 . ISSN 0921-8181 . 

روابط خارجية

  • "التوازن الفسيولوجي" . علم الأحياء عبر الإنترنت: إجابات لأسئلتك عن علم الأحياء . علم الأحياء-Online.org. 30 يناير 2020.