ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ


ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

       
воздействие результатов к.-л. процесса на его протекание. Если при этом интенсивность процесса возрастает, то О. с. наз. п о л о ж и т е л ь н о й, а в противопол. случае — о т р и ц а т е л ь н о й. Отрицат. О. с. может обеспечить автоматич. поддержание регулируемых физ. хар-к системы на требуемом уровне. Положит. О. с. приводит к тому, что возникшее отклонение от стационарного состояния всё более увеличивается и ранее устойчивая система может стать неустойчивой. Многие скачкообразные и лавинные процессы — следствие положит. О. с. (напр., взрыв). О. с. является необходимым элементом автоколебательных систем. О. с. могут существовать в самых различных динамич. системах— от простейших механических до биологич. и общественных. Существование О. с. определяет ход многих природных процессов (возбуждение волн на поверхности воды под действием ветра; звук, возникающий при обтекании препятствий возд. потоком; колебание яркости некоторых звёзд и т. д.). О. с. широко используется в технич. устройствах (механич., электрич., тепловых, оптических, в генераторах эл.-магн. колебаний, а также в системах автоматического регулирования, переработки информации и управления производственными процессами).
Впервые О. с. была применена при создании часов. Ход механич. (до Галилея) часов, не имеющих маятника, регулировался при помощи крыльчатки или центробежного регулятора, увеличивающих трение в механизме при увеличении скорости и уменьшающих трение при замедлении движения механизма (отрицат. О. с.). В современных часах содержится как устройство О. с., так и резонансный элемент (маятник, балансир, кварцевая пластина, ансамбль атомов или молекул). В совр. механических часах О. с. осуществляется анкерным устройством, соединяющим источник энергии (гирю, пружину) с маятником (или балансиром). При каждом качании маятника анкер позволяет анкерному колесу, соединённому с источником энергии, поворачиваться только на небольшой угол, определяемый расстоянием между соседними зубцами и определяющий порцию энергии, передаваемой от гири (пружины) маятнику. При упоре очередного зуба анкерного колеса в выступ на конце анкера маятник получает от источника энергии небольшой толчок, поддерживающий его колебания.
В паровой машине положит. О. с. осуществляется тем, что золотник соединён с поршнем так, что он подаёт пар из котла в цилиндр только во время рабочего хода поршня и соединяет цилиндр с холодильником во время холостого хода. В паровой машине есть и отрицат. О. с., к-рую осуществляет центробежный регулятор Уатта, он уменьшает подачу пара в цилиндр при увеличении скорости маховика и увеличивает подачу, когда скорость падает. Англ. физик Дж. Максвелл и И. А. Вышнеградский исследовали св-ва регуляторов и процесс регулирования, положив начало теории автоматич. регулирования и тем самым — теории О. с.
О. с. в радиоэлектронике.
Термин «О. с.» возник в радиоэлектронике, где им первоначально обозначали воздействие анодной цепи лампового резонансного усилителя электрич. колебаний на цепь сетки. Если изменения тока в анодной цепи лампы передаются в сеточную цепь в фазе с изменением тока в этой цепи (положит. О. с.), то усиление возрастает. В схеме усилителя с колебательным контуром положит. О. с. улучшает резонансные св-ва усилителя. Она может придать св-во избирательности и усилителям, не содержащим резонансных контуров, но содержащим фазосдвигающие элементы. Коэфф. усиления К усилителя с О. с. определяется выражением:
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ1
где Кй — коэфф. усиления в отсутствие О. с., b — коэфф. передачи (доля выходного сигнала, передаваемая на вход усилителя, рис. 1).
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ2
Рис. 1. Блок-схема усилителя с отрицат. связью.
Если приположит. О. с. bK0=1, то знаменатель в (*) обращается в 0. Это соответствует потере устойчивости и возможности самовозбуждения.
Если О. с. осуществляется в противофазе, т. е. ток, возбуждаемый в сеточной цепи, через цепь О. с. направлен противоположно току, текущему в сеточной цепи (отрицат. О. с.), то коэфф. усиления уменьшается (К<К0), но повышается устойчивость усилителя по отношению к внеш. воздействиям и его хар-ки становятся более гладкими. Если в цепь О. с. введены дополнительные фазодвигающие элементы, то О. с. наз. к о м п л е к с н о й. Эти виды О. с. используются для создания частотно-избирательных систем, фильтров и т. п.
О. с. в системах автоматич. регулирования, как правило, отрицательна, ибо её задача — уменьшить отклонения от заданного режима работы системы. Напр., автопилот поддерживает заданное направление, высоту, скорость полёта, а также правильное положение самолёта в пр-ве, управляя положением руля, элеронов и подачей горючего в двигатели самолёта в соответствии с данными компаса, высотомера, креномера, измерителя скорости полёта.
О. с. может быть непрерывной, когда самовоздействие осуществляется постоянно, или прерывистой, если оно происходит периодически или по заданной программе. О. с. может быть полной, когда она охватывает всю систему, или локальной, когда О. с. замыкается в части системы. В большинстве систем регулирования реализуется запаздывающая О. с. вследствие того, что воздействие на регулируемый элемент отстаёт во времени от сигналов измерительного блока из-за инерционности отд. звеньев системы или в результате введения спец. элементов задержки между измерителем и исполнит. органом.
О. с. может осуществляться не только внеш. цепью или регулятором, часто О. с. реализуется внутр. связью элем. актов, составляющих общий процесс. Пример процесса с внутр. О. с.— химич. и ядерные цепные реакции. Напр., реакция окисления идёт с выделением тепла, а скорость реакции пропорциональна температуре. Если отвод тепла из реагирующей смеси меньше выделяющегося тепла, то темп-pa смеси повышается, это ведёт к увеличению скорости реакции, в результате происходит ускорение реакции иногда вплоть до взрыва.
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ3
Рис. 2. Вольтамперная хар-ка тиристора.
Внутр. положит. О. с. используется для создания приборов, у к-рых зависимости «скорость — сила» или «напряжение — ток» (вольтамперная характеристика) имеют падающий участок, напр. тиристоры (рис. 2) или туннельные диоды. Принцип положительной О. с. содержится в явлении вынужденного излучения, на котором основана работа лазеров и мазеров. Возникшая в активной среде или посланная в это в-во извне эл.-магн. волна порождает в в-ве вторичное излучение с теми же частотой, поляризацией и направлением распространения, что и у вынуждающей волны. В результате этого происходит усиление первичной волны. Если часть вынужденного излучения возвращается в объём, занятый активным в-вом, то возникает О. с. Для достижения режима генерации активное в-во помещают в резонатор с достаточно большой добротностью с тем, чтобы потери в нём были меньше энергии, выделенной активным веществом. В квант. устройствах радиодиапазона применяются объёмные резонаторы, в лазерах — открытые оптические резонаторы. О. с. в лазерах положительна только для излучения с определёнными длинами волн l, зависящими от размеров резонатора, содержащего активное в-во.
В основе устройств смычковых музыкальных инструментов и органа также заложена положит. О. с. В смычковых струнных инструментах она образуется за счёт падающего участка на хар-ке зависимости силы трения между смычком и струной от скорости движения смычка (т. н. сухое трение), В органных трубах О. с. образуется между волнами сжатия и разрежения воздуха в трубе и процессом образования вихрей на выходном отверстии. В духовых инструментах язычкового типа положит. О. с. образуется между колебаниями воздуха в объёме трубы и движением язычка (клапана), мимо к-рого продувается струя воздуха.
О. с. в хим., биологич. и др. системах. Отрицат. О. с. приводит к стабилизации режимов в хим. реакторах или поддержанию устойчивого режима жизнедеятельности организма. Напр., постоянство темп-ры теплокровных организмов обязано вз-ствию рецепторов, фиксирующих темп-ру в отд. частях организма, с механизмами тепловыделения и теплообмена, обменом веществ, кровообращением и выделением пота. Процессы О. с. играют решающую роль в протекании таких периодич. процессов, как дыхание и сердцебиение. О. с. может вызывать колебания численности популяций в экологических системах и т. п. Положительная О. с. между спросом и предложением в условиях стихийной рыночной системы приводит к периодическим депрессиям и даже к кризисам капиталистической экономики.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

- воздействие результатовк.-л. процесса на его протекание; самовоздействне, взаимовлияние разл. <степеней свободы динамической системы. Если нач. отклонение к.-л. <характеристики процесса от её исходного значения приводит благодаря действиюО. с. к дальнейшему росту этого отклонения, то О. с. наз. положительной, <а в противоположном случае - отрицательной.
Термин "О. с." первоначально появилсяв радиоэлектронике, где им обозначалось электрич. воздействие анодной цепилампового усилителя на цепь сетки усиливающей лампы (см. Генератор электромагнитныхколебаний). Впоследствии этот термин использовался для обозначениявоздействия управляемого процесса на орган управления автоматич. регулирования, <а также для обозначения эффектов взаимовлияния хим. и тепловой степенейсвободы системы в теории теплового взрыва. При разработке теории нелинейныхколебаний понятие О. с. применялось Л. И. Мандельштамом, А. А. Андроновыми др. для общей характеристики особенностей нелинейного взаимодействияразл. степеней свободы динамич. систем. Термин "О. с." широко использовалсяпо отношению к любым эффектам самовоздействия в физ., хим., биол., социологич. <и др. системах, осуществляемым либо с помощью внеш. цепи, либо в силу природыих внутр. устройства.
Простейшим примером системы с положительнойО. с. является усилитель с громкоговорителем, звуковой сигнал к-рого воздействуетна микрофон, подключённый к входу усилителя. Хорошо известный эффект самовозбуждениятакой системы обусловлен О. с., реализуемой по акустич. каналу. Аналогичноположительная О. с. по оптич. каналу осуществляется с помощью телекамеры, <установленной против экрана телевизора, на вход к-рого через усилительподаётся сигнал с телекамеры (рис. 1). Результатом самовозбуждения в такойсистеме являются спонтанно возникающие узоры на экране телевизора.
В качестве примера устройств с отрицательнойО. с. можно привести разл. системы автоматич. регулирования. Так, механич. <отрицательная О. с. имеется в центробежном регуляторе Уатта, используемомдля стабилизации скорости вращения вала паровой машины. Исследование Дж. <К. Максвеллом (J. С. Maxwell) и И. А. Вышнеградским свойств такого регулятораположило начало теории О. с. В стабилизаторе напряжения в результате электрич. <отрицательной О. с. происходит увеличение (или уменьшение) напряжения, <вызывающее соответственное увеличение (или уменьшение) его внутр. сопротивления. <По аналогичному принципу сконструирована автоматич. регулировка усиленияв радиоприёмниках и ряде др. устройств.

15008-37.jpg

Рис. 1. Блок-схема электрооптической системыс обратной связью: 1 - телекамера; 2 - монитор; 3 - усилительв цепи обратной связи; 4 - оптическая скамья.

Системы с О. с. часто представляют в видесхемы, на к-рой сигнал с выхода усилителя поступает на его вход (рис. 2).В общем случае блок "усилитель" на схеме понимается как устройство, осуществляющеепо известному закону преобразование входного сигнала . ввыходнойсигнал Z. Преобразование сигнала О. с. .- > X по известномуили заданному алгоритму происходит в цепи О. с.
Для полного теоретич. описания системы, <изображённой на рис. 2, необходимо также задать правило ответвления сигнала х в цепь О. с. от общего сигнала Z на выходе усилителя и закон "сложения"сигнала X с входным сигналом U вх на входе усилителя. <Важной характеристикой О. с. при этом является коэф. передачи 15008-39.jpgпо каналу О. с., к-рый показывает долю выходного сигнала, передаваемогона вход усилителя,15008-40.jpgВ устройствах автоматич. регулирования в цепь О. с. ответвляется "сигналошибки", пропорц. разности сигнала на выходе усилителя и иек-рого эталонногосигнала U0. Соответственно, закон "сложения" сигналовна входе усилителя может иметь как простейший вид z = UBX+ X, так и более сложный, учитывающий, напр., фазовые соотношениямежду сигналами переменного тока. Задачей теории О. с. является описаниеповедения системы с разл. законами преобразования z - > Z, Z - > х, <х- > X, (X, U вх) -> z, к-рые могут иметьхарактер алгебраич. действии, дифференцирования, интегрирования и т. п.

15008-38.jpg

Рис. 2. Блок-схема системы с обратной связью.

В радиоэлектронике используется термин"запаздывающая О. с." для цепей О. с., содержащих линию задержки. Еслицепь О. с. по переменному току содержит фазосдвигающие элементы, то О. <с. наз. комплексной. В нелинейной оптике и нек-рых др. дисциплинах вместотермина "запаздывающая О. с." используют термин "инерционное самовоздействие"или "инерционная нелинейность". В теории автоматич. регулирования употребляюттермины "непрерывная О. с.", если сигнал О. с. подаётся на вход системыв течение всего процесса управления, или "прерывистая О. с.", если сигналпо цепи О. с. поступает периодически (или по заданной программе). О. с.,охватывающая всю систему управления в целом, наз. полной, для О. с., замыкающейсяв отд. части системы, используется термин "локальная О. с.". В биологииО. с. характеризуют по механизму её реализации (напр., кинетич. О. с. илибиохим. О. с.), а также по функциональному назначению соответствующей цепи(О. с. для регуляции метаболич. процессов, О. с. в цепи гормональной регуляциии т. п.). В связи с чрезвычайно общим, междисциплинарным характером понятия"О. с." его дальнейшую детализацию удобно проводить, отправляясь от числастепеней свободы и типа преобразования сигналов в модели, изображённойна рис. 2.

О. с. в сосредоточенных системах осуществляется посредством зависимости скоростей dxi/dt от значений самих величин х i, характеризующих процессв данный момент времени. Теоретически такая связь описывается системойобыкновенных дифференц. ур-ний:

15008-41.jpg

где fi - нек-рые функции, <в общем случае - нелинейные; n - размерность фазового пространства.
Величины xi оказываютвоздействие на величины скоростей dxi/dt, а скорости dxi/dt в свою очередь инерционным образом влияютна величины xi определяя их приращение dxi за интервал времени dt. В результате осуществляется самовоздействие- величины xi оказывают влияние на самих себя.
Важнейшим элементом анализа системы (1)является исследование бифуркации стационарных решений при изменениипараметров задачи и соответствующих изменений фазового портрета системы(см. Нелинейные колебания и волны).
Наглядным примером влияния О. с. на динамикусистемы с п= 1 может служить теория теплового взрыва. В этой теориискорость изменения темп-ры dT/dt определяется конкуренцией энерговыделенияхимической реакции QB = W ехр( - Т 0 )и теплопотерь 15008-42.jpg

15008-43.jpg

Здесь Т 0 - энергия активацииреакции, Т Н - темп-pa окружающей среды, W и 15008-44.jpgхарактеризуютсоответственно тепловой эффект реакции и интенсивность теплообмена. В теорииимеется два существенных параметра:15008-45.jpgи Ф н = Т Н0, причём величина . играетроль коэф. передачи по каналу О. с. Стационарная темп-pa Ф = Т/Т 0 в соответствии с (2) определяется из ур-ния

ехр(- 1/Ф) = (Ф - Ф Н)/р.(3)

На рис. 3 (диаграмма Семёнова) изображеныграфики левой и правой частей ур-пия (3), к-рые характеризуют соотношениемежду энерговыделением и теплоотводом. Видно, что при р < р 1 или р > р 2 уравнение (3) имеет единственное решение, <в то время как при р 1< р <р 2 - стационарныхсостояний системы три. Из них два крайних (высоко- и низкотемпературное)устойчивы, а среднее (темп-pa воспламенения) неустойчиво. При малом превышенииэтой темп-ры энерговыделение превышает теплоотвод, что ведёт к увеличениюскорости реакции и её дальнейшему лавинообразному ускорению (тепловой взрыв).Мн. процессы (взрыв, воспламенение, электрич. пробой и т. д.) являютсяследствием положительной О. с. в системе (см. Термодинамика неравновесныхпроцессов).

15008-46.jpg

Рис. 3. Диаграмма Семёнова.

Как следует из (3), при плавном изменениикоэф. передачи стационарная темп-pa может изменяться гистерезисным образом(рис. 4). Явление, для к-рого характерно существование в системе двух устойчивыхстационарных состояний, наз. бистабильностыо. Бистабильность даёт возможностьскачкообразных изменений состояния системы при непрерывном изменении соответствующегопараметра, напр. коэф. передачи по каналу О. с. Теория скачкообразных измененийпри непрерывном изменении параметра составляет предмет катастроф теории. Отображениегладкой поверхности

15008-47.jpg
Рис. 4. Зависимость стационарной температурыФ от параметра р. Пунктиром обозначена спинодаль - кривая, проходящая черезточки, где Ф(р) имеет вертикальную касательную. Для кривой Ф Н= 0,22 стрелками показана петля гистерезиса.

Ф на плоскость параметров р и Ф Н характеризуется особенностью, называемой особенностью типа сборки (рис.5). Отвечающая этой особенности бифуркац. граница р = y2exp(l/y), у =15008-48.jpgразделяет на плоскости параметров | р, Ф н| области, вк-рых ур-ние (3) имеет одно или три стационарных состояния.
15008-49.jpg

Рис. 5. Катастрофа сборки, характернаядля задач теории теплового взрыва.

К тем же выводам можно прийти, рассматриваяизображённый на рис. 2 усилитель, к-рый в отсутствие О. с. характеризуетсянелинейной передаточной ф-цией Z = f(z). В установившемся режимевеличина сигнала z на входе усилителя определяется из ур-ния

15008-50.jpg

где 15008-51.jpg- коэф. передачи по каналу О. с. Для нелинейной характеристики вида f(z)= A ехр( - U0/z) ур-ние (4) сводится к (3) простымпереобозначением переменных. Если же усилитель без О. с. характеризуетсялинейным коэф. усиления К 0[f(z) = К 0z], тоиз (4) определяется коэф. усиления К усилителя с О. с.:15008-52.jpgСлучай 15008-53.jpgсоответствует потере устойчивости и возможности самовозбуждения усилителя.
Для нелинейного усилителя, описываемогоур-нием (4), аналогом рис. 4 является N -образная вольт-ампернаяхарактеристика, содержащая падающий участок. В ряде устройств полупроводниковойэлектроники ( Ганна диод, туннельный диод и др.) аналогичный N -образныйвид вольт-амперной характеристики реализуется благодаря положительной О. <с., возникающей при разогреве электронов в зонах проводимости (см. Горячиеэлектроны).
Эффекты бистабильности (или мультистабильности),соответствующие скачки и гистерсзисные явления характерны для мн. системс положительной О. с. Напр., рис. 4 имеет качественно тот же вид, что и V - Т -диаграмма, описываемая ур-нием Ван-дер-Ваальса; т. о., бистабильныесистемы ведут себя подобно системам с фазовым переходом (см. Синергетика).
В механич. системах примером бистабильностиявляется скачкообразное изменение прогиба упругой пластинки под действиемприложенной нагрузки. В оптич. системах важную роль играет бистабильностьинтенсивности когерентного света в резонаторе Фабри - Перо с насыщающимсяпоглотителем. Эффекты бистабильности можно наблюдать при лазерном нагревесреды с обратимой хим. реакцией А 15008-54.jpgВ вслучае, когда свет селективно поглощается одним из реагентов.
В каждом из перечисленных примеров можновыделить свой механизм формирования О. с. Напр., при лазерном нагреве химическиактивная О. с. обусловлена зависимостью констант скоростей реакций от темп-рыи изменением поглощения света при изменении концентрации реагентов.
Новые динамич. свойства систем с О. с. <возникают при увеличении числа степеней свободы. Так, для систем, описываемыхдвумя ур-ниями (1), на фазовой плоскости наряду с особыми точками - состояниямиравновесия, могут также возникать особые траектории - предельные циклы, <отвечающие автоколебаниям. Примером механич. системы с автоколебаниямиявляются часы с анкерным устройством, к-рое осуществляет О. с. между источникомэнергии (пружиной, гирей) и маятником.
Автоколебания - общее свойство нелинейныхсистем с положительной О. с. Колебания в газовом разряде, вызывающие мерцаниенеоновой рекламы, и самопроизвольное завывание водопроводной трубы приоткрывании крана, флаттер самолётов и звучание духовых и смычковых музыкальныхинструментов с позиций теории отличают лишь физ. механизмы формированияО. с. между разл. степенями свободы соответствующих систем и конкретныевиды нелинейности.
В биол. системах важную роль играет О. <с., ответственная за возникновение биоритмов и др. периодич. процессов, <напр. дыхания и сердцебиения (см. Биофизика).
В экол. системах хорошо известны периодич. <колебания численности популяций в сообществах типа "хищник - жертва". О. <с. здесь осуществляется за счёт увеличения (уменьшения) скорости приростачисленности хищников при увеличении (уменьшении) числа жертв, являющихсядля них пищей.
В теории сосредоточенных систем с большимчислом степеней свободы важную роль играет то обстоятельство, что динамич. <переменные, как правило, изменяются с разными скоростями. Напр., в системе, <описываемой ур-нием

15008-55.jpg

где 15008-56.jpg- малый параметр, а f1 и f2 - одногопорядка, х1 является "медленной", a x2"быстрой" переменной. Эволюция такой системы на фазовой плоскости происходитслед. образом. Из нач. состояния система "быстро" релаксирует к нуль-изоклине x2= g(x1), определяемой из ур-ния f2(x1,x2,) = 0. а затем "медленно" релаксирует вдоль этой нуль-изоклинык устойчивому состоянию равновесия. Это означает, что осн. время системапребывает вблизи траектории x2 = g(x1), т. е. переменная x2 "подчинена" переменной x1.Утверждение составляет содержание принципа подчинения, в силу к-рого дифференц. <связь, задаваемая вторым ур-нием (5), может быть заменена на алгебраич. <связь между переленными x2 и x1. Такоеприближение, наз. адиабатическим, позволяет уменьшить число степеней свободысистемы и тем самым упростить исходную задачу. Вследствие принципа подчиненияповедение системы в целом определяется законом эволюции медленной переменной, <к-рую в этом случае называют параметром порядка. Особое значение имеетто обстоятельство, что принцип подчинения наиб. ярко проявляется в точкахбифуркаций, где поведение системы определяется только параметрами порядка(см. Гинзбурга - Ландау теория).
В силу принципа подчинения динамич. особенностисистемы (5) могут быть определены непосредственно пo форме и взаимномурасположению её нуль-изоклин. Если, напр., нуль-изоклина ур-ния для быстройпеременной имеет N- нли И- образный вид (рис. 6), то в зависимостиот характера её пересечения с нуль-изоклиной ур-ния для медленной переменнойможно выделить случаи, отвечающие ждущему, автоколебательному и триггерномурежимам. В автоколебат. режиме единств. состояние равновесия (точка пересечениянуль-изоклин) неустойчиво и система движется вдоль предельного цикла, состоящегоиз участков ab и cd медленных движений и быстрых скачкообразныхдвижений на участках вс и da. Строгое обоснование правил"сшивок" траекторий быстрых и медленных движений даёт теория асимптотич. <разложений решений обыкновенных дифференциальных ур-ний, содержащих малыйпараметр при старшей производной.

15008-57.jpg

Рис. 6. N -образная нуль-изоклина"быстрой" переменной ( А), пересекающаяся с монотонной нуль-изоклиной"медленной" переменной. Различные случаи отвечают ждущему(1), автоколебательному(2) и триггерному (3 )режимам.

С ростом числа степеней свободы усложнениединамики системы, напр. при изменении коэф. передачи по каналу О. с., можетосуществляться за счёт бифуркаций периодич. движений, приводящих, в частности, <к рождению странного аттрактора. Поведение фазовых траекторий натаком аттракторе и вблизи него хаотично, поэтому с рождением странногоаттрактора связывают возникновение в системах хаотич. движения (см. Стохастическиеколебания).
Такое хаотич. движение может демонстрироватьуже система, состоящая всего из трёх ур-ний типа (1) (см.Лоренца система).
Аналогичное усложнение динамики системынаблюдается при наличии запаздывания в цепи О. с., когда простейших нелинейностейдостаточно для того, чтобы, изменяя коэф. передачи по каналу О. с., реализоватьмножество динамич. режимов: от простейших колебаний до хаоса.
О. с. в системах с распределёнными параметраминосит нелокальный характер, т. е. взаимовлияние осуществляется между величинами, <расположенными в разл. точках пространства. Во многих физ. и хим. системахтакое взаимовлияние обусловлено процессами необратимого переноса типа диффузии. <В этих системах нелокальная О. с. теоретически описывается системой ур-нийв частных производных:

15008-58.jpg

где Dij - матрица коэф. <диффузии, в общем случае нелинейная и педиагональная, ui- переменная, описывающая поведение системы.
В случае одномерной и однокомпонентнойсреды с постоянной диффузней (Dij = D =const) ур-ние(6) принимает вид

15008-59.jpg

Если ф-ция f(u )имеет N -образныйвид, то ур-ние (7) описывает движение стационарной волны переключения (см.Автоволны). Матем. образом такой волны на фазовой плоскости 15008-60.jpg15008-61.jpg= х - vt, является сепаратриса, соединяющая два устойчивых стационарныхсостояния 15008-62.jpgи 15008-63.jpg Модель(7) характерна для мн. задач физики горения, биологии, экологии и т. д. <Она рассматривалась в 30-е гг. А. Н. Колмогоровым, П. Г. Петровским, Н. <С. Пискуновым (распространение эпидемий) и Я. Б. Зельдовичем и Д. А. Франк-Каменецким(волна горения). Причиной нетривиального поведения систем типа (7) являетсяположительная О. с., формирующаяся между потоком j= - Dдu/дх исамой величиной и. Для стационарной волны переключения такое самовоздействпеосуществляется по схеме 15008-64.jpg
В многокомпонентных (.jK. НаличиеО. с. между потоками вблизи положений равновесия в термодинамике впервыеотмечено Л. Онсагером (см. Опсагера теорема).
С помощью моделей одномерных двухкомпонептных(n = 2) систем с постоянной диагональной диффузией

15008-65.jpg

удаётся описать такие явления, как распространение нервного импульса[А. Л. Ходжкин (A. L. Hodgkin), А. Ф. Хаксли (A.F. Huxley), 1952), формирование стационарных неоднородных структур [А. <М. Тьюринг (А. М. Turing), 1952; см. Диссипативные структуры]. автоколебат. <процессы в реакциях Белоусова - Жаботинского и т. д. Ур-ния (8) описываютсистемы, в к-рых формируются О. с. между скоростями дui/дt, потоками дui/дх и самими величинами ui. На языкетеории нелинейных волн такие О. с. приводят к эффектам синхронизации иконкуренции мод, что в свою очередь влечёт за собой разл. явления самоорганизации.
Для достаточно "быстрых" нелинейностей, <когда времена релаксации 15008-66.jpgразличных физ. величин, от к-рых зависит 15008-67.jpgсопоставимыс обратной частотой световой волны 15008-68.jpgсамовоздействие света приводит к разл. эффектам генерации гармоник, вынужденномурассеянию света и др. Максимальный коэф. передачи по каналу положительнойО. с. в этих случаях обеспечивается при выполнении условий резонанснойсвязи мод (условий фазового синхронизма).
Др. примером самовоздействия являютсяэффекты типа самофокуснровки и самодефокусировки излучения, обусловленныедеформацией фазового фронта распространяющейся волны. Напр., в среде споказателем преломления п, зависящим от интенсивности световой волны п= nO + nzE2 (безынерц. нелинейность),положительная О. с. формируется за счёт отклонения лучей в область большогопоказателя преломления, что в свою очередь приводит к росту показателяпреломления за счёт роста интенсивности света, фокусируемого такой нелинейнойлинзой. Если коэф. передачи по каналу такой положительной О. с. превышаеткоэф. передачи по каналу отрицательной О. с., связанной с дифракцией света, <то наблюдается эффект самосжатия, "схлопывания" лазерного пучка при егораспространении через нелинейную среду.

Лит.: Андронов А. А., Витт А. А.,Xайкин С. Э., Теория колебаний, [3 изд.], М., 1981; Франк-Каменецкий Д. <А., Диффузия и теплопередача в химической кинетике, 3 изд., М., 1987; НиколисГ., Пригожин И., Самоорганизация в неравновесных системах, пер. с англ.,М., 1979; Физика XX века. Развитие и перспективы. Сб. ст., М., 1984; XакенГ., Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системахи устройствах, пер. с англ., М., 1985; Васильев В. А., Романовский Ю. М.,Яхно В. Г., Автоволновые процессы, М., 1987; Бункин Ф. В., Кириченко Н. <А., Лукьянчук Б. С., Термохимическое действие лазерного излучения, "УФН",1982, т. 138, с. 45; их же, Структуры при лазерном окислении металлов,"УФН", 1987, т. 152, с. 162.

Н. В. Карлов, Б. С. Лукьянчук.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ" в других словарях:

  • обратная связь — Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект. Примечания 1. Обратная связь может быть естественной (присущей объекту) или искусственно организуемой. 2. Различают… …   Справочник технического переводчика

  • обратная связь — Ответное действие, регулирующая реакция, вызванная возникшей ситуацией. В групповой терапии ведущий часто запрашивает в конце эпизода индивидуальной работы обратную связь от участников группы. Целью может являться получение дополнительной… …   Большая психологическая энциклопедия

  • ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — воздействие результатов функционирования какой либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если влияние обратной связи усиливает результаты функционирования, то такая обратная связь называется положительной; если ослабляет… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ —         обратное воздействие результатов процесса на его протекание или управляемого процесса на управляющий орган. О. с. характеризует системы регулирования и управления в живой природе, обществе и технике. Различают положит. и отрицат. О. с.… …   Философская энциклопедия

  • ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — ОБРАТНАЯ связь, воздействие результатов функционирования какой либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной; если ослабляет отрицательной.… …   Современная энциклопедия

  • Обратная связь — ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, воздействие результатов функционирования какой–либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной; если ослабляет отрицательной.… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, в технологии процесс, посредством которого электронная или механическая контрольная система регулирует сама себя. Обратная связь функционирует по принципу возвращения части переработанной информации в систему ввода. Другими… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — реакция определенной системы на результаты действия ее компонентов (ее в целом) в тех случаях, когда имеется причинно следственная зависимость между двумя переменными. Обратная связь необходимый элемент реализации гомеостаза, саморазвития… …   Экологический словарь

  • ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ — связь между сеткой и анодом электронной лампы. Благодаря О. С. цепь анода лампы воздействует на колебательный контур, связанный с цепью сетки, и усиливает колебания, возбуждаемые в этом контуре. Благодаря этому колебательный контур становится как …   Морской словарь

  • Обратная связь — реакция на сообщение, которая помогает отправителю, источнику информации определить, воспринята ли отправленная им информация …   Словарь терминов антикризисного управления

Книги

Другие книги по запросу «ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.