Петля обратной связи — это система, которая корректирует своё поведение на основе измерений выходного сигнала. Выходной сигнал поступает обратно на вход. Если выходной сигнал слишком низкий, система увеличивает усилие. Если он слишком высокий, она уменьшает усилие. Петля поддерживает систему вблизи целевого значения.

Обратная связь повсеместно используется в робототехнике. Контроллер двигателя измеряет положение и регулирует напряжение. Дрон измеряет наклон и регулирует скорость вращения ротора. Роботизированная рука измеряет силу и регулирует захват. Без обратной связи система работает в разомкнутом контуре и дрейфует в зависимости от изменяющихся условий.

Части петли обратной связи

• Датчик: измеряет выходной сигнал.
• Компаратор: сравнивает измеренное значение с заданным значением.
• Контроллер: вычисляет поправку.
• Исполнительный механизм: вносит корректировку.
• Устройство: система, находящаяся под управлением.

Отрицательная обратная связь стабилизирует. Положительная обратная связь усиливает. Большинство систем управления используют отрицательную обратную связь, поскольку цель состоит в уменьшении ошибки, а не в ее увеличении. Коэффициент усиления контура определяет, насколько агрессивно он корректирует. Высокий коэффициент усиления корректирует быстро, но может вызывать колебания. Низкий коэффициент усиления стабилен, но работает медленно. Настройка контура — ключевой навык в робототехнике. Это также полезный способ осмысления систем в целом. Любой процесс, который измеряет свои результаты и корректирует их, работает в режиме обратной связи. Концепция проста. Но правильно ее реализовать — нет.