反饋

反饋(feedback)是系統與環境相互作用的一種形式。在系統與環境相互作用過程中,系統的輸出成為輸入的部分,反過來作用於系統本身,從而影響系統的輸出。根據反饋對輸出產生影響的性質,可區分為正反饋和負反饋。前者增強系統的輸出;後者減弱系統的輸出。以人體的反射活動為例:當刺激(輸入)作用於感受器之後,神經興奮沿傳入神經傳遞給大腦中樞,再沿傳出神經控制效應器的活動(輸出);效應器的活動情況又作為刺激信息(輸入)返回作用於感受器,進而通過大腦中樞的調節影響效應器的活動(輸出)。利用反饋,將學習結果及時提供給學習者,可增進反應效果。

基本介紹

  • 中文名:反饋
  • 外文名:feedback
  • 領域:通信
簡介,歷史,類型,參見,

簡介

反饋(英語:Feedback,又稱回授),是控制論的基本概念,指將系統的輸出返回到輸入端並以某種方式改變輸入,它們之間存在因果關係的迴路,進而影響系統功能的過程。在這種情況下,我們可以說系統“反饋到它自身”。在討論反饋系統時,因果關係的概念應當特別仔細對待: “對於反饋系統,很難作出簡單的推理歸因,因為當系統A影響到系統B,系統B又影響到系統A,形成了循環。這使得基於因果關係的分析特別艱難,需要將系統作為一個整體來看待。”
反饋可分為負反饋正反饋。前者使輸出起到與輸入相反的作用,使系統輸出與系統目標的誤差減小,系統趨於穩定;後者使輸出起到與輸入相似的作用,使系統偏差不斷增大,使系統振盪,可以放大控制作用。對負反饋的研究是控制論的核心問題。

歷史

能夠自我調節的機器在古代就有,而反饋的概念是在十八世紀的英國進入經濟理論領域,但是當時並沒有人把它看作一個普適的抽象概念,所以並未為其命名。
英語中反饋的動詞形式“to feed back”,意即機械過程中“返回到早先的狀態”,在1860年代開始在美國使用,,在1909年,諾貝爾獎獲得者卡爾·布勞恩開始將“feed-back”這個短語作為名詞來使用,表示電路中元件的之間的耦合。
1912年底,研究者們在早期的電子放大器(奧迪恩真空三極體)上發現,如果經過精心調節地將其輸出的信號返回到其輸入端(形成再生迴路),可以增加其放大能力,但也可能導致真空管發生嘯叫。這樣從輸出到輸入的反饋機制,使得“反饋”(feedback)作為一個單獨的詞在1920年代出現了更高的使用頻率。
在這之後的年代裡,關於怎樣定義反饋概念產生了一些爭論。阿什比(1956),數學家和理論家們對反饋機制中的“法則”感興趣,傾向於用“反應迴路”來定義反饋,因為這樣會使得理論簡潔而穩定;而另一些人的目的比較偏向實用,會把反饋看作是具體過程的一種衍生效應。
針對管理理論中的套用,拉馬普拉薩德(Ramaprasad,1983)將反饋大致定義為“...關於系統參數中實際操作層面和參考層面之間跨度的信息”,它可以用來“以某種方式改變這個跨度”。他強調,這個信息本身並不是反饋,除非它能夠轉化為行動。

類型

反饋分為兩種:正反饋負反饋
汽車的巡航定速系統可以作為負反饋的一個例子,它會使得車速符合一個預先設定的速度上限。汽車的控制系統的輸入包括引擎的扭力和路面的坡度(擾動),而速度計可以測量車速。速度計得到的車速和目標速度(預先設定)之間的差距就是誤差信號。控制器接收到這個信號之後會改變加速度,控制流入引擎(效應器)的燃料增多。於是,引擎扭力發生改變,和路面坡度相關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。
反饋的“正”、“負”之分最早出現在二戰之前,正反饋的概念在1920年代的再生迴路中已經出現。Friis和Jensen (1924) 將一些放大電路中的再生迴路作為“‘反饋’是正向的”的例子,以此和他們順便提及的負反饋相區別。哈羅德·史蒂芬·布萊克1934年的經典論文首次詳述了在放大電路中的負反饋。布萊克認為: “正反饋會增加放大的增益,而負反饋會減少它。”Mindell (2002) 中描述了在此之後產生的混亂: “...Friis和Jensen與布萊克以同樣的方式使用“正反饋”和“負反饋”這樣的區分,不是基於反饋自身的符號,而是基於它對於放大增益的作用效果。與之相反,Nyquist與Bode,當他們在布萊克的基礎之上工作時,以相反的方式來使用負反饋這個詞。布萊克難以向別人證明他的工作中的一致性,因為在基本的概念上存在著混亂。”
早在這個概念得到使用之前,詹姆斯·克拉克·麥克斯韋就描述過很多種與蒸汽機中的中的“運動形式”,區分了其中一些可以導致擾動或者擺動的持續增加,而另一些會使之減少。

參見

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