Таким образом, на вход системы подается инвертируемый выходной сигнал, сигналы вычитаются, уменьшая ошибку управления.
Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.
На рис. 22.23 затемненная часть сумматора обозначает, что он является инвертором (сигнал вычитается).
Рис. 22.23.Система управления с отрицательной обратной связью
Примером отрицательной обратной связи является любая система автоматического управления и регулирования, следящая система.
Пример 22.11. Инвертор
Простейший пример отрицательной обратной связи – это инвертор или инвертирующий усилитель (рис. 22.24). Он выполнен на операционном усилителе (ОУ). Обратная связь подается через сопротивление R3 на инвертирующий вход (он обозначается кружочком), при этом фаза выходного сигнала сдвигается относительно входного на 180º, поэтому обратная связь отрицательная.
Рис. 22.24. Схема инвертора (инвертирующего усилителя):
ОУ – операционный усилитель, R1, R2, R3 – сопротивления
Пример 22.12. Автопилот
Автопилот предназначен для автоматического управления самолетом в пространстве. Он содержит практически идентичные каналы управления по направлению (курсу) в горизонтальной плоскости, по крену (повороту вокруг продольной оси), тангажу (движение в вертикальной плоскости – повороты с носа на корму) и высоте. Рассмотрим канал управления по курсу.
Устройство канала управления самолетом по курсу изображено на рис. 22.25а.
Схема системы управления представлена на рис. 22.25б.
Объектом управления является корпус самолета (1). Сигнал о текущем направлении самолета получают с датчика направления. Обычно для этого используют гироскоп (2), который сохраняет неизменное положение в пространстве. Сигнал разности между текущим положением самолета и показаниями гироскопа подается на суммирующее устройство (3), где происходит сравнение данного сигнала с заданным направлением, соответствующим режиму полета. Разница между этими сигналами (рассогласование) усиливается (4) и поступает на исполнительное устройство (5) (двигатель), которое поворачивает руль направления (6), а он разворачивает самолет.
Рис. 22.25. Система управления самолетом по курсу
Пример 22.13. Терморегуляция
Повышение (или понижение) температуры тела человека регистрируется терморецепторами в коже и гипоталамусе, вызывая в мозгу сигнал отрицательной обратной связи, вызывающий понижение (или повышение) температуры.
Эффективность управления повышается, если управление осуществляется не только по управляемой величине, но и по ее производным и интегралу.
Производная позволяет раньше реагировать на изменение управляемой величины, а интеграл позволяет
