反馈回路是一种能够根据输出测量结果调整自身行为的系统。输出结果会反馈到输入端。如果输出过低,系统会增加投入;如果输出过高,系统则会减少投入。该回路使系统始终保持在目标附近。
反馈回路在机器人技术中无处不在。电机控制器测量位置并调节电压;无人机测量倾斜角度并调节旋翼转速;机械臂测量力并调节抓取力。如果没有反馈,系统将以开环方式运行,并会随着环境变化而漂移。
反馈回路的组成部分
- 传感器:测量输出。
- 比较器:将测量值与设定值进行比较。
- 控制器:计算校正值。
- 执行器:施加校正。
- 被控对象:指被控制的系统。
负反馈起到稳定作用,正反馈则起到放大作用。大多数控制系统都使用负反馈,因为目标是减少误差,而不是增加误差。回路的增益决定了其修正的积极程度。高增益修正迅速,但可能出现振荡;低增益稳定,但反应迟缓。调整回路是机器人技术的核心技能,也是思考一般系统的一种有效方法。任何测量结果并进行调整的过程都在运行反馈回路。概念很简单,但要真正做到正确却并非易事。
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