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反饋

來(lái)源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月06日 07:34

反饋(英語(yǔ):Feedback,又稱回授),是控制論的基本概念,指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入,它們之間存在因果關(guān)系的回路,進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的過(guò)程。在這種情況下,我們可以說(shuō)系統(tǒng)“反饋到它自身”。在討論反饋系統(tǒng)時(shí),因果關(guān)系的概念應(yīng)當(dāng)特別仔細(xì)對(duì)待:“對(duì)于反饋系統(tǒng),很難作出簡(jiǎn)單的推理歸因,因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)A影響到系統(tǒng)B,系統(tǒng)B又影響到系統(tǒng)A,形成了循環(huán)。這使得基于因果關(guān)系的分析特別艱難,需要將系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)看待?!狈答伩煞譃樨?fù)反饋和正反饋。前者使輸出起到與輸入相反的作用,使系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)目標(biāo)的誤差減小,系統(tǒng)趨于穩(wěn)定;后者使輸出起到與輸入相似的作用,使系統(tǒng)偏差不斷增大,使系統(tǒng)振蕩,可以放大控制作用。對(duì)負(fù)反饋的研究是控制論的核心問(wèn)題。 [1]

能夠自我調(diào)節(jié)的機(jī)器在古代就有,而反饋的概念是在十八世紀(jì)的英國(guó)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)理論領(lǐng)域,但是當(dāng)時(shí)并沒(méi)有人把它看作一個(gè)普適的抽象概念,所以并未為其命名。

英語(yǔ)中反饋的動(dòng)詞形式“to feed back”,意即機(jī)械過(guò)程中“返回到早先的狀態(tài)”,在19世紀(jì)60年代開(kāi)始在美國(guó)使用。在1909年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者卡爾·布勞恩開(kāi)始將“feed-back”這個(gè)短語(yǔ)作為名詞來(lái)使用,表示電路中元件的之間的耦合。

1912年底,研究者們?cè)谠缙诘碾娮臃糯笃鳎▕W迪恩真空三極管)上發(fā)現(xiàn),如果經(jīng)過(guò)精心調(diào)節(jié)地將其輸出的信號(hào)返回到其輸入端(形成再生回路),可以增加其放大能力,但也可能導(dǎo)致真空管發(fā)生嘯叫。這樣從輸出到輸入的反饋機(jī)制,使得“反饋”(feedback)作為一個(gè)單獨(dú)的詞在20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了更高的使用頻率。在這之后的年代里,關(guān)于怎樣定義反饋概念產(chǎn)生了一些爭(zhēng)論。阿什比(1956),數(shù)學(xué)家和理論家們對(duì)反饋機(jī)制中的“法則”感興趣,傾向于用“反應(yīng)回路”來(lái)定義反饋,因?yàn)檫@樣會(huì)使得理論簡(jiǎn)潔而穩(wěn)定;而另一些人的目的比較偏向?qū)嵱?,?huì)把反饋看作是具體過(guò)程的一種衍生效應(yīng)。

針對(duì)管理理論中的應(yīng)用,拉馬普拉薩德(Ramaprasad,1983)將反饋大致定義為“……關(guān)于系統(tǒng)參數(shù)中實(shí)際操作層面和參考層面之間跨度的信息”,它可以用來(lái)“以某種方式改變這個(gè)跨度”。他強(qiáng)調(diào),這個(gè)信息本身并不是反饋,除非它能夠轉(zhuǎn)化為行動(dòng)。 [1]

汽車(chē)的巡航定速系統(tǒng)可以作為負(fù)反饋的一個(gè)例子,它會(huì)使得車(chē)速符合一個(gè)預(yù)先設(shè)定的速度上限。汽車(chē)的控制系統(tǒng)的輸入包括引擎的扭力和路面的坡度(擾動(dòng)),而速度計(jì)可以測(cè)量車(chē)速。速度計(jì)得到的車(chē)速和目標(biāo)速度(預(yù)先設(shè)定)之間的差距就是誤差信號(hào)??刂破鹘邮盏竭@個(gè)信號(hào)之后會(huì)改變加速度,控制流入引擎(效應(yīng)器)的燃料增多。于是,引擎扭力發(fā)生改變,和路面坡度相關(guān)的扭力輸出的反饋減少了速度的誤差,縮小了路面造成的擾動(dòng)。

反饋的“正”、“負(fù)”之分最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)之前,正反饋的概念在20世紀(jì)20年代的再生回路中已經(jīng)出現(xiàn)。Friis和Jensen(1924)將一些放大電路中的再生回路作為“‘反饋’是正向的”的例子,以此和他們順便提及的負(fù)反饋相區(qū)別。哈羅德·史蒂芬·布萊克1934年的經(jīng)典論文首次詳述了在放大電路中的負(fù)反饋。布萊克認(rèn)為:“正反饋會(huì)增加放大的增益,而負(fù)反饋會(huì)減少它。”Mindell(2002)描述了在此之后產(chǎn)生的混亂:“……Friis和Jensen與布萊克以同樣的方式使用‘正反饋’和‘負(fù)反饋’這樣的區(qū)分,不是基于反饋?zhàn)陨淼姆?hào),而是基于它對(duì)于放大增益的作用效果。與之相反,Nyquist與Bode,當(dāng)他們?cè)诓既R克的基礎(chǔ)之上工作時(shí),以相反的方式來(lái)使用負(fù)反饋這個(gè)詞。布萊克難以向別人證明他的工作中的一致性,因?yàn)樵诨镜母拍钌洗嬖谥靵y?!?/p>

早在這個(gè)概念得到使用之前,詹姆斯·克拉克·麥克斯韋就描述過(guò)很多種與蒸汽機(jī)中的中的“運(yùn)動(dòng)形式”,區(qū)分了其中一些可以導(dǎo)致擾動(dòng)或者擺動(dòng)的持續(xù)增加,而另一些會(huì)使之減少。 [2]

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