Tagasiside

Tagasiside on süsteemi väljundi toime tema sisendile. Kui tagasiside suurendab sisendtoime mõju, on tagasiside positiivne, vastasel juhul negatiivne.   Tagaside uurimisest matemaatiliste meetodite abil sai alguse küberneetika. Tagasiside mehhanism on looduses esineva iseregulatsiooni aluseks. Negatiivse tagasiside puhul mõjub süsteemi (objekti) väljundi suurenemine süsteemis seda põhjustavale sisendtoimele vastasmärgiliselt (ülekannet sisendilt väljundile vähendavalt). See võimaldab süsteemil tasakaalustuda. Negatiivne tagasiside on homöostaasi aluseks. Positiivse tagasiside korral mõjub süsteemi (objekti) väljundi suurenemine seda põhjustava sisendtoimega samamärgiliselt (ülekannet sisendilt väljundile suurendavalt). See võib labiliseerida süsteemi, viies väljundi autokatalüütilisele kasvule. Tagasiside ei ole sama, mis on ülekandeteguri juhtimine (gain control), kuigi sellised süsteemid on samuti reeglina tagasisidega süsteemid. Veelgi vähem on tagasiside samane objekti või süsteemi parameetrilisusega või süsteemi mittelineaarsusega. Tehnilistes süsteemides kasutatakse tagasisidet eesmärgipäraselt selleks, et tagada süsteemi ülekande sisendsuurusest xi väljundsuuruseks xo (ehk lineaarse süsteemi puhul ülekandeteguri K=xo/xi) vajalik täpsus ja süsteemi nõutav kiiretoimelisus. Kiiretoimelisust iseloomustab süsteemi ajakonstandi T (või ajakonstantide, kui neid on mitu) piisavalt väike väärtus. Tagasiside teostatakse tagasisideahela abil. Praktilistes tagasisidestatud süsteemide teostustes tagasisideahela väljundsuurus xo' lahutatakse süsteemi sisendsuurusest ehk etteandesuurusest xi. Selleks peab süsteem sisaldama vahendit lahutustehte teostamiseks (võrdlusorganit). Tagasiside praktiliseks kasutamiseks on vajalik, et süsteemi päriahela ülekanne (lineaarses süsteemis ülekandetegur k) oleks oluliselt suurem tagasisideahela ülekandeteguri B = xo' /  xo pöördväärtusest, mis vastab tagasisidestatud (suletud tagasisideahelaga) süsteemi soovitud ülekandele (ülekandetegurile) K = 1/B. See realiseerub tagasisidestatud süsteemis veaga δK = K/(1+kB). Süsteemi täpsusega seondub ka süsteemi lineaarsus. Lineaarsust iseloomustav ebalineaarsuse koefitsient osutub lineaarse tagasisideahela korral samuti 1/(1+kB) korda väiksemaks päriahela (mis sisaldab juhtimise objekti, mis eeldatavasti on põhiline ebalineaarne osa süsteemis) ebalineaarsuse koefitsiendist. Süsteemi kiirust iseloomustava ajakonstandi T väärtuseks kujuneb päriahela ehk enamus juhtudel sinna kuuluva juhtimise objekti ajakonstandist To ligilähedaselt tagasiside sügavuse kB kordselt väiksem väärtus T = To/1+kB. Praktiliseks tagasisidestatud süsteemi näiteks on elektroonikas tagasisidestatud võimendid, mis reeglina on realiseeritud operatsioonvõimendi baasil. Ülekandetegurile vastab nende puhul dimensioonivaba pingevõimendustegur. Muudest näidetest sobib hästi tehnoloogilise ahju temperatuuri juhtimise (või stabiliseerimise) süsteem. Digitaalsetes tagasisidestatud süsteemides tuleb lisaks inertsile täiendava viivitusena arvestada ka süsteemi takti kestust. Reeglina on see oluliselt (mitu suurusjärku) pikem arvuti taktist, seda ka reaalajasüsteemides. Oma olemuse poolest vastab see transporthilistumisele analoogsüsteemides. Tehniliste tagasisidega süsteemide puhul on oluliseks probleemiks süsteemi stabiilsuse tagamine. See on samuti üks tehnilise küberneetika uurimisobjekte. Stabiilsuse kadumine võib olla põhjustatud süsteemi osade parameetrite muutumisest või süsteemi osade oluliselt suure ebalineaarsuse tõttu parameetri (signaali) jõudmisel muutumise käigus karakteristiku sellisesse ebalineaarsesse ossa (näiteks elektroonsete võimsusvõimendite väljundastmetes). Tehnilistes süsteemides esinevad tagasisidestatud süsteemide mitmesugused erikujud. Tüüpilisteks erikujudeks on kandevsagedusel töötavad tagasisidestatud süsteemid. Need võivad olla, näiteks, raadiotehnilised, kui kandevsagedus on raadiosageduslik, reeglina nn. vahesagedusel töötav, või võrgusageduslikud, kus kandevsageduseks on elektrivõrgu vahelduvpinge sagedus. Tehnikas on laialt levinud ka muutuva kandevsagedusega faasijärgse tagasisidega automaatsed sagedust järgivad süsteemid (nn. faasilukksüsteemid ehk PLL-süsteemid). Väga levinud on ka automaatsed võimenduse reguleerimise (AVR, inglise k. AGC) süsteemid ja väljundsignaali nivoo stabiliseerimise süsteemid (inglise k. AVC - Automatic Volume Control või ALC - Automatic Level Control). Helisüsteemides, PA-süsteemides ja rokkmuusikas mõnikord kostvat valju ulgumist, vingumist, undamist nimetatakse heli tagasisideks. Kui mikrofon asub valjuhääldi ees, millega see on ühendatud, siis kõlab kõlarist välja mikrofoni vastuvõetav heli, mille mikrofon võtab vastu ja võimendab uuesti, mis seetõttu läheb tagasisidesse. 2017 – Andres Laan. "Tehisintellekt. Loomadest ja masinatest". Tallinn: Koolibri. ISBN 9789985037683 [1] Tagasisidestus Tasakaaluolek ENE 9. köide, 1996 ENE, 7. osa. Tallinn: "Valgus". 1975. Lk 433.