takaisinjärjestelmään

Takaisinjärjestelmä on ohjausjärjestelmä, jonka toiminta perustuu prosessin nykytilan mittaamiseen ja saadun tiedon perusteella tehtävään säätöön. Järjestelmän tavoitteena on pitää ulostulo viitearvonsa läheisyydessä sekä pienentää virhettä ja vähentää häiriöiden vaikutusta.

Järjestelmän perusosat ovat mittari (anturi), viitearvon asettaminen ja virheen laskeminen, säätöyksikkö (ohjain) sekä toimilaite (aktuaattori) ja itse prosessi. Tieto kulkee mittauksesta säätöön ja edelleen takaisin prosessiin, jolloin muodostuu suljettu takaisinkytkentäpolku.

Negatiivinen takaisinkytkentä on yleisimmin käytetty muoto, ja se pyrkii pienentämään virhettä sekä vakauttamaan järjestelmää. Positiivinen takaisinkytkentä voi puolestaan vahvistaa tietyn tilan kehitystä, mikä voi johtaa voimakkaaseen vastaukseen, kiihtymiseen tai oskillointiin. Takaisinjärjestelmiä käsitellään usein closed-loop -kontekstissa, jossa sääntöä siitä, miten ulostulo vaikuttaa tulevaan toimintaan, pidetään tärkeänä.

Esimerkkejä takaisinjärjestelmistä ovat kotitalouksien lämpötilansäätö termostaatilla, jossa lämpötila mitataan ja lämmitys säädetään viitearvoon; elektroniikassa vahvistimen negatiivinen takaisinkytkentä parantaa äänenlaatua; teollisuudessa säätöprosesseja ohjaavat venttiilit ja pumput; biologisissa järjestelmissä homeostaattinen säätely ylläpitää vakaata veren glukoosipitoisuutta ja muita elintoimintoja.

Suunnittelussa kiinnitetään huomiota viiveisiin, mittauskohinaan sekä yleiseen vakauteen. Liian suuri silmukka-voima tai pitkät viiveet voivat heikentää stabiilisuutta ja aiheuttaa oskillointia. Digitaalisessa ympäristössä näytteenottotaajuus ja algoritmivalinnat vaikuttavat suorituskykyyn. Takaisinjärjestelmät ovat laajasti käytössä eri aloilla, ja niiden suunnittelu vaatii tasapainon nopeuden, tarkkuuden ja vakauden välillä.