palautesilmukkat

Palautesilmukka on järjestelmän ominaisuus, jossa osa ulostulosta palautetaan takaisin syötteeseen vaikuttamaan seuraavaan toimintaan. Tämän avulla järjestelmää voidaan säädellä, vakauttaa tai muuttaa sen käytöstä halutulla tavalla. Palautesilmukat ovat keskeisiä sekä teoreettisessa että käytännön ymmärryksessä monissa luonnon- ja teknisissä järjestelmissä.

Tyypit

- Negatiivinen palautesilmukka: ehkäisee poikkeamaa ja pyritään palauttamaan haluttuun arvoon, jolloin järjestelmä stabiloi toimintansa. Esimerkki: kotitalouden lämpötilan säätö.

- Positiivinen palautesilmukka: vahvistaa poikkeaman, mikä voi johtaa kiihtyvään muutokseen tai suurempiin tilaanmuutoksiin. Esimerkki: joissakin biologisissa prosesseissa tai epätoivotuissa teknisissä sovelluksissa.

Komponentit

Palautesilmukka koostuu tavallisesti anturista (mittaa nykytilan), ohjaus- tai säätöyksiköstä (päätelmät ja virheiden tulkinta) sekä toimilaitteesta (tuottaa muutoksen käytännön prosessiin). Signaali kulkee näiden välillä ja kiertää takaisin prosessiin.

Sovellukset

Sovellukset ulottuvat biologiasta ja lääketieteestä insinööri- ja talousjärjestelmiin sekä ympäristöön. Esimerkkejä ovat homeostaasi hormonitasapainoineen, kotisäätöturvallisuus, sähkö- ja mekaniset ohjausjärjestelmät sekä ilmaston ja ekosysteemien viive- ja palautevaikutukset.

Vakaus ja viiveet

Viiveet, mittausvirheet sekä viitasäätöjen nopeus vaikuttavat palautesilmukkojen vakauteen. Liiallinen vahvistus tai viiveet voivat aiheuttaa oskillointia tai jopa epätoivottuja kiihtymiä.

Historia

Cybernetiikan isäNoorbert Wiener ja 20. vuosisadan jälkipuolisko kehittivät ja systematisoivat palautesilmukoiden teoriaa ja sovelluksia, erityisesti säätöteoriassa ja ohjausjärjestelmissä.