Palautekytkentä

Palautekytkentä on järjestelmä, jossa osan ulostulosta palautetaan takaisin sisääntulon viestiksi tai signaaliksi, jonka kautta järjestelmän tila tai toiminta muutetaan seuraavaksi. Palautekytkennän tarkoituksena on vaikuttaa järjestelmän vasteeseen, usein parantaa suorituskykyä, vakauttaa toimintaa tai muokata dynamiikkaa.

Kytkentä voidaan jakaa negatiiviseen ja positiiviseen palautteeseen. Negatiivinen palautekytkentä vähentää poikkeamaa ja tasaa järjestelmän vasteita, mikä parantaa vakautta, linearisoi vasteita sekä estää liiallista kiihtymistä. Sitä käytetään laajalti esimerkiksi ohjausjärjestelmissä, kuten termostateissa, piirilevyn vahvistimissa sekä moottori- ja lentokoneohjauksissa. Positiivinen palautekytkentä vahvistaa poikkeamaa ja voi johtaa nopeasti kiihtyvään muutokseen, pyörivään tilaan tai oskillaatiosta riippuvaan reaktioon. Sitä hyödynnetään esimerkiksi joidenkin vene- ja tietokonekomponenttien kytkennöissä, kertaa hedelmällisempiä tiloja, kuten monistuvia tila- ja ärsykeperusteisia järjestelmiä sekä joissain oskillaattori- tai latch-kytkennöissä.

Toimintaperiaate: mittausyksikkö seuraa ulostulon tilaa, vertaa sitä viitteen arvoon ja palauttaa säädellyn signaalin takaisin syötteeseen erillisen palautuspolun kautta. Tällöin syntyy säädeltyä käyttäytymistä, jossa signaali kulkee etu- ja palautepolkujen kautta.

Laite- ja järjestelmäteoriassa palautekytkennät vaikuttavat vakauteen, vasteaikaan ja tehokkuuteen. Keskeisiä haasteita ovat viiveet, ei-lineaarisuus ja saturaatio, jotka voivat johtaa liialliseen reaktioon tai epätoivottuun käyttäytymiseen. Palautekytkentä on keskeinen käsite sekä tekniikassa että biologiassa ja se esiintyy monenlaisten järjestelmien dynamiikassa.