• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Sprzężenie w przód

    Przeczytaj także...
    Homeostaza (gr. homoíos - podobny, równy; stásis - trwanie) – zdolność utrzymywania stałości parametrów wewnętrznych w systemie (zamkniętym lub otwartym). Pojęcie to zwykle odnosi się do samoregulacji procesów biologicznych. Zasadniczo sprowadza się to do utrzymania stanu stacjonarnego płynów wewnątrz- i (w organizmach wielokomórkowych) zewnątrzkomórkowych. Pojęcie homeostazy wprowadził Walter Cannon w 1939 roku na podstawie założeń Claude Bernarda z 1857 r. dotyczących stabilności środowiska wewnętrznego. Homeostaza jest podstawowym pojęciem w fizjologii. Pojęcie to jest także stosowane w psychologii zdrowia dla określenia mechanizmu adaptacyjnego.Sterowanie stochastyczne – gałąź teorii sterowania, która zajmuje się zagadnieniami występowania niepewności w układach regulacji. Przeciwieństwem układów stochastycznych są układy deterministyczne (czyli takie, w których niepewność nie występuje).
    Fizjologia (gr. φυσιολογία, od φύσις - natura + λόγος - nauka) – nauka o mechanizmach rządzących przebiegiem czynności życiowych organizmów.

    Sprzężenie w przód (sprzężenie do przodu, sprzężenie wyprzedzające, ang. feedforward) - termin odnoszący się do elementu lub drogi w układzie sterowania, która przenosi sygnał sterujący od źródła znajdującego się w środowisku zewnętrznym układu - często jest to sygnał podawany przez zewnętrzne urządzenie obsługujące układ - do, znajdującego się w innym miejscu, wejścia zewnętrznego obciążenia układu. W odpowiedzi układu regulacji, który pracuje jedynie ze sprzężeniem w przód, uwidacznia się jedynie określona odpowiedź na sygnał sterujący - nie widać wpływu obciążenia. Kontrastuje to z układem pracującym ze sprzężeniem zwrotnym, w którym sygnał wyjściowy układu kształtuje się tak by uwzględnić jego wpływ na obciążenie układu i zarazem nieprzewidywalną zmienność samego obciążenia. Obciążenie traktowane tu jest jako przynależące do środowiska zewnętrznego układu.

    Neuron, komórka nerwowa – rodzaj elektrycznie pobudliwej komórki zdolnej do przetwarzania i przewodzenia informacji w postaci sygnału elektrycznego. Neurony są podstawowym elementem układu nerwowego zwierząt. Najwięcej neuronów znajduje się w ośrodkowym układzie nerwowym w skład którego wchodzi mózgowie oraz rdzeń kręgowy.Cykl pracy serca (cykl hemodynamiczny serca) jest indukowany przez układ bodźcoprzewodzący serca, który pobudza kardiomiocyty do skurczu w odpowiedniej kolejności wymuszając przepływ krwi. Na układ bodźcoprzewodzący wpływa impulsacja z układu autonomicznego regulując rytm serca i dostosowując go do aktualnych potrzeb ustroju.

    Wstęp[]

    Aby można polegać na układzie regulacji ze sprzężeniem w przód muszą być spełnione uprzednio pewne warunki: dostępny musi być zewnętrzny sygnał sterujacy i muszą być znane sygnały wyjściowe systemu poddanego obciążeniu (co zwykle oznacza, że obciążenie musi być, w sposób przewidywalny, niezmienne w czasie). Czasami sterowanie za pomocą czystego sprzężenia w przód nazywane bywa balistycznym, ponieważ gdy raz wysłany sygnał sterujący nie może już być później doregulowany; jakiekolwiek korekty można wprowadzać jedynie poprzez podawanie kolejnych, nowych sygnałów sterujących. Kontrastuje to ze sterowaniem krążownikowym, w którym sygnał wyjściowy układu dostsosowuje się, za pomocą mechanizmu sprzężenia zwrotnego, w odpowiedzi na obciążenie jakiemu poddany zostanie układ.

    Termostat – urządzenie lub element urządzenia utrzymujący ("-stat") zadaną temperaturę ("termo-") poprzez aktywne działanie. Czasami nazwa rozciągana jest też na urządzenia o charakterze biernym utrzymujące temperaturę dzięki dobrej izolacji cieplnej np. termos lub naczynie Dewara lub wykorzystujące zjawiska przebiegające w określonych temperaturach np. łaźnia wodna.Czynnik transkrypcyjny jest białkiem wiążącym DNA na obszarze promotora bądź sekwencji wzmacniającej w specyficznym miejscu lub regionie, gdzie reguluje proces transkrypcji. Czynniki transkrypcyjne mogą być selektywnie aktywowane, bądź dezaktywowane przez inne białka, najczęściej na ostatnim etapie przekazywania sygnału w komórce.

    W układzie ze sprzężeniem w przód zakłócenia (jakim poddawany jest sterowany obiekt) mierzy się i odpowiednio uwzględnia zanim spowodują one określone skutki w sterowanym obiekcie. Przykładowo domowy układ ze sprzężeniem w przód może wykryć za pomocą czujnika, że drzwi zostały otwarte i automatycznie włączyć grzejnik zanim w domu temperatura spadnie poniżej pewnego progu. Główna trudność z układem sterowania zawierającym sprzężenie w przód polega na tym, że trzeba dokonać dokładnej predykcji wpływu zakłóceń na układ i nie mogą na układ oddziaływać żadne zakłócenia, które nie są mierzone. Nawiązując do wpomnianego wyżej przykładu: jeśli okno zostało otwarte i nie dokonano by pomiaru tego zdarzenia to termostat z układem regulacji zawierającym sprzężenie w przód nadal by chłodził pomieszczenie w domu.

    Sprzężenie zwrotne (ang. feedback) – oddziaływanie sygnałów stanu końcowego (wyjściowego) procesu (systemu, układu), na jego sygnały referencyjne (wejściowe). Polega na otrzymywaniu przez układ informacji o własnym działaniu (o wartości wyjściowej). Ponieważ matematycznym, jednoznacznym opisem bloku gałęzi zwrotnej jest transmitancja to informacja ta może być modyfikowana przez transmitancję bloku gałęzi zwrotnej.Komórka macierzysta hemopoezy (ang. hemapoietic stem cell, HSC), inaczej krwiotwórcza komórka macierzysta lub komórka macierzysta szpiku, daje pochodzenie prekursorom komórek krwi i układu odpornościowego - mieloidalnym komórkom progenitorowym i limfoidalnym komórkom progenitorowym. Jest wielopotencjalną komórką tkankowo swoistą, jednakże potrafi się różnicować w procesie transdyferencjacji w komórki innych tkanek i należy ją traktować jako komórkę pluripotentną, z czym są związane daleko idące nadzieje dotyczące jej zastosowania terapeutycznego.

    Występowanie i zastosowania[]

    Układy ze sprzężeniem w przód spotyka się w fizjologii, komputerologii, telekomunikacji i automatyce.

    Fizjologiczny układ ze sprzężeniem w przód[]

    W fizjologii przykładem regulacji w układzie ze sprzężeniem w przód może być normalna, wyczekująca regulacja bicia serca działająca z wyprzedzeniem zanim nastąpi faktyczny wysiłek fizyczny. Mechanizm regulacji ze sprzężeniem w przód może być związany z wyuczoną wyczekującą odpowiedzią na znane przyczyny. Regulacja bicia serca ujmująca również sprzężenie zwrotne przynosi dalszą adaptację do ewentualnej konieczności biegu pojawiajacej się przy wzmożonym wysiłku fizycznym.

    Kabel koncentryczny (ang. coaxial cable, zwany także kablem współosiowym) – przewód telekomunikacyjny, wykorzystywany do transmisji sygnałów zmiennych małej mocy.Zakłóceniami w teorii sterowania nazywamy czynniki o charakterze przypadkowym, niezamierzonym, niekontrolowanym, utrudniające sterowanie.

    Prosty układ ze sprzężeniem w przód należy odróżnić od układu regulacji, który odpowiada za homeostazę czyli utrzymywanie wewnętrznego środowiska ciała na jednostajnym lub stałym poziomie albo w wydłużonym stałym stanie gotowości. Opiera się on głównie na sprzężeniu zwrotnym układu (w dodatku do elementów sprzężenia w przód).

    Komputerologia, termin używany niekiedy do określenia zagadnień leżących na pograniczu informatyki, sprzętu komputerowego, elektroniki i telekomunikacji. Podkreśla stosowany charakter dziedziny oraz większe zainteresowanie sprzętem, stroną elektroniczną, połączeniem między elektroniką a kodem, niż ma to miejsce w przypadku informatyki, która stanowi dziedzinę głównie teoretyczną.Drożdże (Saccharomyces Meyen ex E.C. Hansen) – rodzaj grzybów jednokomórkowych z rodziny drożdżakowatych (Saccharomycetaceae).

    Regulacja genów a sprzężenie w przód[]

    Regulacja skośna genów może być przedstawiona w postaci grafu, w którym geny są węzłami a jeden węzeł jest związany z drugim jeśli poprzedni jest czynnikiem transkrypcyjnym dla następnego. Motyw jaki pojawia się przede wszystkim we wszystkich znanych sieciach (pałeczka okrężnicy, drożdże, itd.) jest następujący: A aktywuje B, A i B aktywuje C. Taki motyw, jak wykazano, ma charakter układu ze sprzężeniem w przód, wykrywającego zmiany w środowisku o charaketrze nietymczasowym. Taki wzorzec powszechnie obserwowuje się w rozwoju komórek macierzystych hemopoezy, gdzie wystąpią nieodwracalne zobowiązania.

    Wzmacniacz – układ elektroniczny, którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu sygnału analogowego, będącego wzmocnionym sygnałem wejściowym, kosztem zużycia energii pobieranej ze źródła prądu.Sterowanie polega na takim oddziaływaniu na dany obiekt aby osiągnąć określony cel. Samo sterowanie nie wiąże się zwykle bezpośrednio z wydatkiem energii, związane jest natomiast z pewną informacją w postaci sygnału. Natomiast efekt sterowania może wiązać się ze zmianami energii albo przemianami materii – szerzej to ujmując ze zmianami stanu (właściwości) obiektu. Obiekt, na który oddziałuje się podczas sterowania, nazywany jest obiektem sterowania.

    Sprzężenie w przód w informatyce[]

     Osobny artykuł: Perceptron.

    W teorii sieci neuronowych sprzężenie w przód zwykle odnosi się do sieci perceptronów, w której wyjścia z wszystkich neuronów prowadzą do następujących ale nie do poprzedzających warstw abstrakcyjnych, a więc nie ma w takim układzie sprzężenia zwrotnego. Powiązania zestawiane są podczas fazy treningu, co jest efektem sytuacji, w której występuje system ze sprzężeniem zwrotnym.

    Sieć neuronowa (sztuczna sieć neuronowa) – ogólna nazwa struktur matematycznych i ich programowych lub sprzętowych modeli, realizujących obliczenia lub przetwarzanie sygnałów poprzez rzędy elementów, zwanych sztucznymi neuronami, wykonujących pewną podstawową operację na swoim wejściu. Oryginalną inspiracją takiej struktury była budowa naturalnych neuronów, łączących je synaps, oraz układów nerwowych, w szczególności mózgu.Telekomunikacja – dziedzina techniki i nauki, zajmująca się transmisją wszelkiego rodzaju informacji na odległość. Obejmuje również sposoby przetwarzania tych informacji, kodowanie, sprzęt telekomunikacyjny, teorie propagacji, sieci telekomunikacyjne i wiele innych zagadnień. Obecnie telekomunikacja w coraz większym stopniu zależy od rozwiązań informatycznych i zaczyna odgrywać coraz większe znaczenie w sieciach komputerowych. Wykonywana jest przy użyciu środków łączności.

    Telefonia długodystansowa[]

    W początkach lat 70., w międzymiastowych systemach transmisji poprzez kable koncentryczne, w tym transkontynentalnych systemach kablowych (systemach z nośninkiem L) używano wzmacniacze ze sprzężeniem w przód w celu zmniejszenia odkształceń liniowych. Ta bardziej złożona metoda pozwalała na szersze pasmo przesyłu danych w porównaniu z wcześniejszymi układami ze sprzężeniem zwrotnym (zob. też wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym). Jednak światłowody sprawiły, że rozwiązania takie stały się przestarzałe zanim zaimplementowano ich większą liczbę.

    Obiekt sterowania lub obiekt regulacji (ang. plant) - każdy proces (np. napędzanie) lub zjawisko (np. przepływ cieczy), podlegające sterowaniu (regulacji).Perceptron - sieć neuronowa najprostszego typu. Pojęcie to stosowane jest zamiennie do określenia sieci składającej się z:

    Automatyka w tym sterowanie maszynami[]

    Układy sterowania ze sprzężeniem w przód są stosowane w układach sterowania.




    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Automatyka – (ang. automatic control lub control engineering) dziedzina techniki i nauki, która zajmuje się zagadnieniami sterowania różnorodnymi procesami, głównie technologicznymi i przemysłowymi (zwykle bez udziału lub z ograniczonym udziałem człowieka).
    Kabel światłowodowy (ang. Optical fiber cable) – kabel zawierający jedno lub więcej włókien szklanych prowadzących impulsy światła.
    Pałeczka okrężnicy (łac. Escherichia coli) – Gram-ujemna względnie beztlenowa bakteria należąca do rodziny Enterobacteriaceae. Wchodzi w skład fizjologicznej flory bakteryjnej jelita grubego człowieka oraz zwierząt stałocieplnych. W jelicie ta symbiotyczna bakteria spełnia pożyteczną rolę, uczestnicząc w rozkładzie pokarmu, a także przyczyniając się do produkcji witamin z grupy B i K. Pałeczka okrężnicy w określonych warunkach wykazuje chorobotwórczość dla człowieka, wywołując głównie schorzenia: układu pokarmowego i moczowego. Nazwa bakterii pochodzi od nazwiska jej odkrywcy, austriackiego pediatry i bakteriologa Theodora Eschericha.
    Wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym to wzmacniacz, który dodaje pewną część sygnału wyjściowego do sygnału wejściowego dzięki czemu sprzężenie zwrotne przeciwstawia się działaniu sygnału oryginalnego. Dzięki zastosowaniu takiego wzmacniacza uzyskuje się lepsze parametry (stabilność wzmocnienia, liniowość, kształt charakterystki częstotliwościowej i charakterystki czasowej) i redukuje się wrażliwość na zmiany parametrów wynikające z technologii produkcji i wpływu środowiska. Z uwagi na powyższe zalety wzmacniacz z (ujemnym) sprzężeniem zwrotnym stosuje się powszechnie w wielu układach wzmacniających i w urządzeniach automatyki.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.028 sek.