Neigiamas grįžtamasis ryšys

Neigiamas grįžtamasis ryšys pasireiškia, kai proceso rezultatas veikia į patį procesą, taip, kad pokyčiai visada yra mažinami. Neigiamas grįžtamasis ryšys padaro sistemą save reguliuojančią, pvz., didėja jos stabilumas ir mažėja fluktuacijų reiškiniai. Neigiamas grįžtamasis ryšys yra plačiai naudojamas mechanikoje ir elektros inžinerijoje, tačiau taip pat pasireiškia ir gyvuose organizmuose.

Apžvalga 

Daugelyje fizikinių ir biologinių sistemų, kokybiškai skirtingi poveikiai gali priešintis vienas kitam. Pvz., biochemijoje, vienas rinkinys chemikalų sistemą vedą į duotą kryptį, tuo tarpu kitas veda į priešingą. Jeigu vienas arba abudu šie poveikiai yra netiesiniai, rezultatas yra pusiausvyros taškas.

Biologijoje šis procesas yra vadinamas homeostaze, tuo tarpu mechanikoje natūralesnis terminas yra pusiausvyra.

Inžinerijoje, matematikoje, fizikiniuose ir biologiniuose moksluose yra tie patys bendri terminai: atraktoriai, stabiliosios būsenos, tikrinės būsenos arba tikrinės funkcijos, pusiausvyros taškai ir pradžios taškai.

Neigiamas reiškia daugiklio ženklą matematiniuose grįžtamojo ryšio modeliuose.

Priešingai, teigiamas grįžtamasis ryšys, yra grįžtamasis ryšys, kuriama sistema atsako taip, kad jos dydis padidėja esant bet kokiam sutrikimui, dėl to pradinės sistemos signalas sustiprėja, o ne stabilizuojasi.

Sistemos sandara 

Neigiamo grįžtamojo ryšio sistemos dalys:

 receptorius/jutiklis
 valdymo centras
 efektorius

Panaudojimas

Mechanikos inžinerija 

Neigiamas grįžtamasis ryšys pirmą kartą buvo realizuotas XVI a. su išcentriniu reguliatoriumi. Jo veikimo principas paprasčiausiai matomas Džeimso Vato garo variklyje. Du sunkūs rutuliai vertikaliame korpuse sukasi tuo pačiu greičiu kaip variklis. Kai jų greitis padidėja jie pasisuka aukštyn ir į išorę dėl išcentrinės jėgos. Tai sukelia mechanizmo pakėlimą, kuris uždaro garo išleidimo sklendę ir variklis lėtėja. Kai variklio greitis sumažėja per daug, tada rutuliai krenta dėl gravitacijos ir atidaro garo sklendę.

Valdomos sistemos 

Pavyzdžiai, kai neigiamasis grįžtamasis ryšys valdo sistemą yra: termostato valdymas, hormoninis reguliavimas ir gyvūnų temperatūros palaikymas

Paprasčiausias pavyzdys yra termostatas. Kai temperatūra apšildomame kambaryje pasiekia tam tikrą nustatytą ribą kambario šildymas yra išjungiamas ir temperatūra pradeda kristi. Kai temperatūra nukrenta iki mažiausios ribos, šildymas vėl įjungiamas. Numatytos ribos yra arti viena kitos, todėl palaikoma stabili temperatūra. Tie patys mechanizmai yra naudojami šaldymo sistemose, pvz., oro kondicionieriuje, šaldytuve ar šaldiklyje.

Biologija ir chemija 

Daugelis biologinių procesų naudoja neigiamą grįžtamąjį ryšį. Pvz., kūno temperatūros ir gliukozės lygio kraujyje palaikymas.

Kibernetika
Sistemų teorija