放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影 响输入，称为反馈。 基本放大电路的放大倍数 ' i o X X A ；反馈系数 o f X X F 反馈放大电路的放大倍数 i o f X X A 基本放大电路主要功能为 放大信号，反馈网络的主 要功能为传输反馈信号。 o X 输出量 ' i X 静输入量 i X 输入量 f X 反馈量 f i ' i X X X 2、反馈的形式 （1）正反馈和负反馈 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反 馈，否则为正反馈；凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正 反馈 利用PPT演示图2.4.2b， 重温 e R引入的负反馈作 用 （2）直流反馈和交流反馈 仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈，仅在交流通路中存在的反馈 称为交流反馈。 直流反馈的作用主要用于 稳定放大电路的静态工作 点 f R上既有直流反馈也有 交流反馈， 引入直流负反馈的目的： 稳定静态工作点； 引入交流负反馈的目的： 改善放大电路的性能
（3）局部反馈和级间反馈 （重点研究级间反馈或称总体反馈） PPT 上演示此图 只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈3R 支路，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路 的称为级间反馈4R 支路。 二、交流负反馈的组态 1．电压反馈与电流反馈 描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式 按取样方式划分——从输出端看 （PPT 上演示下图） 电压反馈：对交流信号而言，若基本放大电路、反馈回路、负载在取样端是并联连接，则称为并联取样。由于在这种取样方式下，f X 正比与输出电压， f X 反映的是输出电压的变化，所以又称为电压反馈。 稳定输出电压 电流反馈：对交流信号而言，若基本放大电路、反馈回路、负载在取样端是串联连接，则称为串联取样。由于在这种取样方式下，f X 正比与输出电流，f X 反映的是输出电流的变化，所以又称为电流反馈。 稳定输出电流 2． 串联反馈和并联反馈 描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式 按比较方式划分——从输入端看 （PPT 上演示下图）
第十六讲反馈的概念及判断方法；负反馈 的四种基本组 第六章放大电路的反馈 ［教学目的］ 1、掌握反馈的基本概念和类型，判断放大电路中是否存在反馈，反馈的类型以及它们在电路中的作用 2、理解多种负反馈对放大电路性能的影响，会根据实际要求在电路中引入适当的反馈 3、掌握负反馈的一般表达式，会计算深度负反馈条件下的电压放大倍数 4、了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件，会在放大电路中接入校正环节以消除振荡。［教学重点和难点］ 1、负反馈组态的判断 2、深度负反馈条件下电压放大倍数的计算 3、负反馈放大电路自激振荡的判断及消除 ［教学内容］ 第一节反馈的基本概念及判断方法 一、反馈的基本概念 二、反馈的判断 第二节负反馈放大电路的四种基本组态 一、负反馈放大电路分析要点 二、四种负反馈组态 三、反馈组态的判断 第三节负反馈放大电路的方框图及一般表达式 一、负反馈放大电路的方框图表示法 二、四种组态的方框图 三、负反馈放大电路的一般表达式 第四节深度负反馈放大电路倍数的分析 第五节负反馈对放大电路性能的影响
一、稳定放大倍数 二、改变输入电阻和输出电阻 三、展宽频带 四、减小非线性失真 五、放大电路引入负反馈的一般原则 第六节 负反馈放大电路的稳定性 一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件 二、负反馈放大电路稳定性的分析 三、负反馈放大电路的稳定性的判断 四、负反馈放大电路自激振荡的消除方法 本章讨论的问题： 1.什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈？什么是正 反馈和负反馈？为什么要引入反馈？ 2.如何判断电路中有无引入反馈？引入的是直流反馈还 是交流反馈？是正反馈还是负反馈？ 3.交流负反馈有哪四种组态？如何判断？ 4.交流负反馈放大电路的一般表达式是什么？ 5.放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别 产生什么样的影响？ 6.什么是深度负反馈？在深度负反馈下，如何估算反馈 系数和放大倍数？ 7.为什么放大电路以三级为最常见？ 8.负反馈愈深愈好吗？什么是自激振荡？什么样的负 反馈容易产生自激振荡？如何消除自激振荡？ 6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念 在放大电路中，信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以，放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图。 图中i X 是输入信号，f X 是反馈信号，i X 称为净输 入信号。所以有 f i i X X X 6.1.2反馈的判断 一、有无反馈的判断
摘要：反馈类型的判别是电子电路基础的一个重点和难点，如何才能更好地达到教学目的？在多年的教学实践中，针对近年来技校学生文化理论和专业基础普遍较差的特点，笔者总结出一种简单的直观判 别法有助于学生理解和接受。 关键词：反馈类型、判别方法、直观判别法 电子电路是电子、电工专业和电气维修等专业的专业基础课程。学好电子电路能很好地为今后学习专业课打好基础。而反馈部分是电子电路中的一个重点和难点。特别是反馈类型的判别是技校学生在学习 过程中的难点之一！ 在多年的教学实践中，笔者摸索出一套克服有关反馈类型的判别知识难点的方法：借助多媒体辅助教学，将学生已学过的晶体三极管的各电极间的相对相位关系和电工基础的串并联电路及电容器导电性能等知识应用进来，并尽可能地使判别方法简单直观化，最后归纳总结,巧记关键知识要点。现将反馈类型的 直观判别方法逐一分析如下： 一、辨认电路中的反馈元件 一个电路是否存在反馈，要看该电路有没有反馈元件。要判别反馈类型，也首先要找到反馈元件的位置。因此，准确辨认电路中的反馈元件是十分重要的。 任何同时连接着输出回路和输入回路，并且影响着输入回路的元件，都是反馈元件。所以可以通过直接观察电路的方法，很快地辨认出电路的反馈元件。例如课件图1所示，图a)中电阻Rf是反馈元件；而图b)中电阻Rf就不是反馈元件，因为它只连接到输入端的接地点，并没有对输入端起到任何影响。 二、正反馈与负反馈的判别 首先，明确正反馈与负反馈的概念。 根据反馈极性的不同，可将反馈分为正反馈与负反馈。使放大器净输入量增大的反馈，称为正反馈； 反之称为负反馈。 考虑到技校学生的文化理论和专业基础都较差，为了方便学生的理解和判别，笔者把这一概念简单直观化，即通过课件图2，向学生形象地介绍：当反馈信号与输入信号加在放大器输入端的同一个电极时，
第1章自动控制系统的基本概念 内容提要： 本章通过开环与闭环控制具体实例，讲述自动控制系统的基本概念（如被控制对象、输入量、输出量、扰动量、开环控制系统、闭环控制系统及反馈的概念）、反馈控制任务、控制系统的组成及原理框图的绘制、控制系统的基本分类、对控制系统的基本要求。 1.1 概述 在科学技术飞速发展的今天，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象（机器设备或生产过程）的某个参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。例如，数控车床按照预定程序自动地切削工件，化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定，人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收，宇宙飞船能够准确地在月球着陆并返回地面等，都是以应用高水平的自动控制技术为前提的。 自动控制理论是控制工程的理论基础，是研究自动控制共同规律的技术科学。自动控制理论按其发展过程分成经典控制理论和现代控制理论两大部分。 经典控制理论在20世纪50年代末已形成比较完整的体系，它主要以传递函数为基础，研究单输入、单输出反馈控制系统的分析和设计问题，其基本内容有时域法、频域法、根轨迹法等。 现代控制理论是20世纪60年代在经典控制理论的基础上，随着科学技术的发展和工程实践的需要而迅速发展起来的，它以状态空间法为基础，研究多变量、变参数、非线性、高精度等各种复杂控制系统的分析和综合问题，其基本内容有线性系统基本理论、系统辨识、最优控制等。近年来，由于计算机和现代应用数学研究的迅速发展，使控制理论继续向纵深方向发展。目前，自动控制理论正向以控制论、信息论、仿生学为基础的智能控制理论深入。 1.2 自动控制的基本方式 在工业生产过程中，为了提高产品质量和劳动生产率，对生产设备、机器和生产过程需要进行控制，使之按预定的要求运行。例如，为了使发电机能正常供电，就必须使输出电压保持不变，尽量使输出电压不受负荷的变化和原动机转速波动的影响；为了使数控机床能加工出合格的零件，就必须保证数控机床的工作台或者刀架的位移量准确地跟随进给指令进给；为了使加热炉能保证生产出合格的产品，就必须对炉温进行严格的控制。其中，发电机、机床、加热炉是工作的机器装备；电压、刀架位移量、炉温是表征这些机器装备工作状态的物理参量；额定电压、进给的指令、规定的炉温是在运行过程中对工作状态物理参量的要求。 被控制对象或对象：将这些需要控制的工作机器装备称为被控制对象或对象，如发电机、机床。
7-1.1 反馈的概念 7-1.1.1 反馈的定义 在放大电路中，信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以，放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图7-1。 图中i X 是输入信号，f X 是反馈信号，i X ' 称为净输 入信号。所以有 f i i X X X -=' 7-1.1.2 负反馈和正反馈 负反馈，加入反馈后，净输入信号i X ' i X ，输出幅度增加。 正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法 在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。 7-1.1.3 电压反馈和电流反馈 电压反馈，反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈； 电流反馈，反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。 电压反馈与电流反馈的判断： 将输出电压‘短路’，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。 7-1.1.4 串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈，此时反 馈信号与输入信号是电流相加减的关系；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则 图7-1 反馈概念方框图
为串联反馈，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。 对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极，另一个加在发射极则为串联反馈。 对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反馈。 7-1.1.5 交流反馈和直流反馈 反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。 正反馈和负反馈的判断法之二： 正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。 （动画9-1）（动画9-2） 例题09.1:试判断图7-2所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故为电流反馈。结论是直流电流并联负反馈。 经R f 加在E1上的是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在三极管两个输入电极，故为串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。 图7-2 例题09.1图 例题09.2:试判断图7-3所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-”号，可知是负反馈。因反馈信号和输入信号加在运放两个输入端，故为串联反馈。因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。
《自动控制原理》基本概念总结 1.自动控制系统的基本要求是稳定性、快速性、准确性 2.一个控制系统至少包括控制装置和控制对象 3.反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行调节的控制系统 4.根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类，控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统。 根据信号的结构特点分类，控制系统可分为：反馈控制系统、前馈控制系统和前馈-反馈复合控制系统。根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为：恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 根据控制系统元件的特性分类，控制系统可分为：线性控制系统、非线性控制系统。 根据控制信号的形式分类，控制系统可分为：连续控制系统、离散控制系统。 5.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的特征方程 6.系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定 7.对复杂系统的方框图，要求出系统的传递函数可以采用梅森公式 8.线性控制系统的特点是可以应用叠加原理，而非线性控制系统则不能 9.线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。 10.信号流图中，节点可以把所有输入支路的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的输出支路。 11.从控制系统稳定性要求来看，系统一般是具有负反馈形式。 12.组成控制系统的基本功能单位是环节。 13.系统方框图的简化应遵守信号等效的原则。 14.在时域分析中，人们常说的过渡过程时间是指调整时间 15.衡量一个控制系统准确性／精度的重要指标通常是指稳态误差 16.对于二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的必要条件 17.若单位反馈系统在阶跃函数作用下，其稳态误差ess为常数，则此系统为0型系统 18.一阶系统的阶跃响应无超调 19.一阶系统 G(s)= K/(Ts+1)的T越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间越长。 20.控制系统的上升时间tr、调整时间tS等反映出系统的快速性。 21.二阶系统当0<ζ<1时，如果ζ增加，则输出响应的最大超调量将减小。 22.对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比ξ保持不变时，无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp不变 23.在单位斜坡输入信号作用下，?II型系统的稳态误差 ess=0 24.衡量控制系统动态响应的时域性能指标包括动态和稳态性能指标。 25.分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I型系统、II型系统…，这是按开环传递函数中的积分环节数来分类的。 26.二阶系统的阻尼系数ξ=时，为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。 27.系统稳定性是指系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原来的平衡状态的性能。 28.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的充要条件。 29.如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量减小。 30.确定根轨迹与虚轴的交点，可用劳斯判据判断。 31.主导极点的特点是距离虚轴很近。 32.根轨迹上的点应满足的幅角条件为∠G(s)H(s)等于±(2l+1)π (l=0,1,2,…) 33.如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离虚轴越远越好。 34.根轨迹的分支数等于特征方程的阶数/开环极点数，起始于开环传递函数的开环极点，终止于开环传递函数的开环零点。 35. 根轨迹与虚轴相交时，在该交点处系统处于临界稳定状态，系统阻尼为0
状态反馈控制的主要特性及发展 摘要： 控制理论是关于控制系统建模、分析、综合设计的一般理论，是一门技术科学。控制理论的产生及发展与控制技术的发展密切相关，是人类在认识世界和改造世界的过程中逐步形成的，并随着社会的发展和科学的进步而不断发展，状态反馈控制是现代控制理论中一个十分重要的部分，其在实际工程领域中占有举足轻重的地位。 本论文分为三个部分，第一部分主要是介绍了现代控制理论的发展与组成要素以及特点，第二部分介绍了状态反馈控制的主要特性，如：可控性、可观性等。第三部分主要是介绍了状态反馈控制的发展历程，随着科学技术的发展，状态反馈控制理论将在人们认识事物运动的客观规律和改造世界中将得到进一步的发展和完善。 1．前言 1.1现代控制理论概述 对系统或对象施加作用或限制，使其达到或保持某种规定或要求的运动状态。施加作用或限制的本质就是对系统的调节，其依据是给定任务目标和系统变化。因此，控制就是为了实现任务目标给系统或对象的调节作用。这种调节作用是由系统或对象自身完成时，就是自动控制。控制的基本要素如下： （1）控制对象或系统。要了解对象的性质，需建立或辨识系统模型 （2）控制方法。确定适当的调节作用 （3）反馈。检验和协调控制作用 按照控制系统分析设计方法和要求的不同，控制理论存在经典控制理论和现代控制理论之分。一般来说，1960年代以前形成的控制理论属于经典控制理论，其后形成的是现代控制理论。现代控制理论主要包括线性系统理论、系统辨识与建模、最优滤波理论、最优控制、自适应控制五个分支。其中，线性系统理论主要包括系统的状态空间描述、能控性、能观测性和稳定性分析，状态反馈、状态观测器及补偿理论和设计方法等内容。线性系统理论是现代控制理论中理论最完善、技术上较成熟、应用也最广泛的部分，是现代控制理论的基础。 从20世纪50年代末开始，随着科学技术的发展和生产实际的进一步需要，出现了多输入/多输出控制系统、非线性控制系统和时变控制系统的分析与设计问题。与此同时，近代数学的形成和数字计算机的出现为现代控制理论的建立和发展准备了两个重要的条件。近代
《现代控制系统》 [美] R . C . 多尔夫，R . H . 毕晓普著 第四章：反馈控制系统的特性 4.1 开环和闭环控制系统 既然我们已经能够设计出控制系统组成部分的数学模型，所以这节我们将研究控制系统的特性。在1.1节，控制系统被定义为组成系统的各部分的互联关系，该系统是能够实现预定响应的。因为理想系统响应是已知的，所以就会产生和偏差成比例的信号，这个偏差是理想响应和实际响应之间的差值。在闭环过程中，利用这个偏差信号来控制信号输出的系统就叫做反馈系统。这个闭环系统的操作过程如图4.1所示。为了改善控制系统，引入反馈是非常必要的。有趣的是，在自然环境中也存在这种反馈系统，例如生物和生理系统，在这些系统中反馈是与生俱来的。例如，心脏控制系统就是一个反馈控制系统。 为了解释引入反馈以后系统的特性和好处，我们将举一个单一回路的反馈例子。虽然很多控制系统都不是单一反馈的，但是单个回路反馈比较容易解释。研究单个回路反馈能够最好地说明反馈回路的所有优点，然后我们再把它延伸到多个回路反馈系统。 没有反馈的系统通常被称为直接系统或开环系统，如图4.2所示。 与之相反的是闭环系统，如图4.3所示的负反馈控制系统。 没有反馈的开环{直接}系统就是对应与输入直接产生一个输出。 闭环控制系统就是对输出信号进行测量，然后与理想值进行比较，产生一 个偏差信号，最后再把偏差信号送入调节器。
两种形式的控制系统都由相同的的方框图和信号流线图组成，但是，信号流线图对信号输出的结果起了主要作用。 一般情况下，H （s ）等于1或者不是1的其他常数。这个常数包括单位转换，例如，弧度转化为电压。首先，我们先讨论H （s ）=1时的单位反馈。那么这时Ea(s)=E(s)，并且 Y(s)=G(s)E(s)=G(s)[R(s)-Y(s)] 解出Y(s)，得到 ()()()1() G s Y s R s G s =+ (4.1) 偏差信号是 1()()1() E s R s G s =+ 因此，为了减小偏差，在S 的取值范围内，必须使[1+G （s ）]的值远大于1。 现在讨论H （s ）≠1的情况，这时闭环回路的输出是： Y(s)=G(s)Ea(s)=G(s)[R(s)-H(s)Y(s)] 因此： ()()()1() G s Y s R s GH s =+ (4.2) 实际的偏差信号是： 1()()1() Ea s R s GH s =+ (4.3) 显而易见，为了减少偏差，在S 的取值范围内，必须使[1+GH （s ）]的值远大于1。通过信号Ea(s)可以测量信号E(s)的大小。在S 的取值范围内，随着H(s)的值不断减小，甚至H(s)≌1，这个测量越精确。
页脚内容壹 放大电路中反馈的基本概念与类型判断方法(教案) 反馈在电路中的应用十分广泛，特别是在精度、稳定性等方面要求较高的场合，往往通过引入含有负反馈的放大电路，以达到提高输出信号稳定度、改善电路工作性能（例如，提高放大倍数的稳定性、改善波形失真、增加频带宽度、改变放大电路的输入电阻和输出电阻等）的目的。 反馈是指将电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定形式的反馈网络送回到输入回路，使得净输入信号发生变化从而影响输出信号的过程。 引入反馈的放大电路称为反馈放大电路，它由基本放大电路A 和反馈网络F 构成，如图所示。 图1 反馈放大电路的组成框图 反馈放大电路中，i x 是反馈放大电路的原输入信号，o x 为输出信号，f x 是反馈信号，id x 是基本放大电路的净输入信号。基本放大电路A 实现信号的正向传输，反馈网络F 则将部分或全部输出信号反向传输到输入端。 判断一个放大电路中是否存在反馈的方法是：观察放大电路中有无反馈通路，即观察放大电路输出回路与输入回路之间是否有电路元件起桥梁作用。若有，则存在反馈通路，即电路为反馈放大电路；反之，则无反馈通路，即电路为开环放大电路。
根据反馈信号与原输入信号的合成类型（相加或相减，反馈极性），可将反馈电路分为正反馈与反馈；根据反馈信号中所含成分的不同，可将反馈电路分为直流反馈与交流反馈；根据反馈信号与原输入信号在放大电路输入端合成方式的不同，可将反馈电路分为串联反馈与并联反馈；根据输出信号反馈端采样方式的不同，可将反馈电路分为电压反馈与电流反馈。为了正确分析反馈对电路性能的影响，首先必须知道如何来区别和判断反馈的类型。 1.直流反馈与交流反馈的判断 仅在放大电路直流通路中存在的反馈称为直流反馈。直流反馈影响放大电路的直流性能，如直流负反馈能稳定静态工作点。 仅在放大电路交流通路中存在的反馈称为交流反馈。交流反馈影响放大电路的交流性能，如增益、输入电阻、输出电阻及带宽等。 在放大电路交直流通路中均存在的反馈，称为交直流反馈。 例： 图2 直流反馈放大电路 页脚内容贰
反馈的概念和作用 1．什么是反馈？ 答：所谓反馈，就是指将放大电路的输出量(电压或电流信号)的部分或全部，通过一定方式(元件或网络)返送到输入回路的过程，完成输出量向输入端回送的电路称为反馈元件或反馈网络，具有反馈元件的放大电路称为反馈放大电路。 2．反馈有哪些类型?它们各有何用途? 答：反馈按极性分有正反馈和负反馈；按其与放大器输出端的连接方式分有电压反馈和电流反馈；按反馈信号与放大器输入信号的连接方式分有并联反馈和串联反馈。在放大电路中，引入反馈使放大器的放大倍数减小为负反馈。反之，使放大器的放大倍数增大为正反馈。正反馈虽然能提高放大倍数，但会使放大器的性能变坏，在放大电路中应用很少，一般只在振荡脉冲电路中采用。而负反馈虽然使放大倍数有所下降，但它却能改善放大器的性能，因此应用比较广泛。在放大电路中，引入电压负反馈，将使输出电压保持稳定，其效果是减小了电路的输出电阻；而电流负反馈将使输出电流保持稳定，因而增大了输出电阻。在放大电路中，引入并联负反馈可使放大电路中输入电阻减小，并联负反馈是把反馈电流与输入电流并联起来，其作用是削弱输入电流；而串联负反馈可使放大电路中输入电阻增大及把反馈电压与输入电压串联起来，其作用是对输入信号电压起削弱作用。 3．为什么在放大电路中常采用负反馈而不采用正反馈? 答：在放大电路中采用负反馈可以改善放大电路的性能，稳定工作点，提高放大倍数，能扩展频带，减小非线性失真和抑制干扰，改变输入电阻和输出电阻。而正反馈虽然能提高放大器的放大倍数，但会使放大电路性能下降。所以，在放大电路中常采用负反馈而不采用正反馈。什么是直流负反馈?什么是交流负反馈?它们在反馈电路中各起什么作用? 答：根据反馈信号本身的交直流性质，可将其分为交流反馈与直流反馈。如果反馈信号只包含直流成分，称为直流反馈；如果反馈信号只包含交流成分，则称为交流反馈。直流负反馈在电路中的主要作用是稳定静态工作点，而交流负反馈的主要作用是改善放大器的性能。 4．如何判断是正反馈还是负反馈? 答：通常采用瞬时极性法来判别正、负反馈。其步骤为： (1)假设在原输入信号作用下，晶体管的基极电位在某一瞬时的极性。瞬时极性为“+”，指电位升高；瞬时极性为“-”，则指电位在降低。
第十六讲反馈的概念及判断方法；负反馈的四 种基本组 第六章放大电路的反馈 ［教学目的］ 1掌握反馈的基本概念和类型，判断放大电路中是否存在反馈，反馈的类型以及它们在电 路中的作用 2、理解多种负反馈对放大电路性能的影响，会根据实际要求在电路中引入适当的反馈 3、掌握负反馈的一般表达式，会计算深度负反馈条件下的电压放大倍数 4、了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件，会在放大电路中接入校正环节以消除振荡。 ［教学重点和难点］ 1负反馈组态的判断 2、深度负反馈条件下电压放大倍数的计算 3、负反馈放大电路自激振荡的判断及消除 ［教学内容］ 第一节反馈的基本概念及判断方法 一、反馈的基本概念 二、反馈的判断 第二节负反馈放大电路的四种基本组态 一、负反馈放大电路分析要点 二、四种负反馈组态 三、反馈组态的判断 第三节负反馈放大电路的方框图及一般表达式 一、负反馈放大电路的方框图表示法 二、四种组态的方框图 三、负反馈放大电路的一般表达式 第四节深度负反馈放大电路倍数的分析第五节负反馈对放大电路性能的影响
一、稳定放大倍数 二、改变输入电阻和输出电阻 三、展宽频带 四、减小非线性失真 五、放大电路引入负反馈的一般原则 第六节负反馈放大电路的稳定性 一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件 二、负反馈放大电路稳定性的分析 三、负反馈放大电路的稳定性的判断 四、负反馈放大电路自激振荡的消除方法 本章讨论的问题: 1?什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈？什么是正反馈和负反馈？为什么要引入反馈？2?如何判断电路中有无引入反馈？引入的是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还 是负反馈？3?交流负反馈有哪四种组态？如何判断？4?交流负反馈放大电路的一般表达式 是什么？5?放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别产生什么样的影响？6?什么是深度负反馈？在深度负反馈下，如何估算反馈系数和放大倍数？7?为什么放大电路以 三级为最常见？ 8?负反馈愈深愈好吗？什么是自激振荡？什么样的负反馈容易产生自激振荡？如何消除自激振荡？ 6.1反馈的基本概念及判断方法 6.1.1反馈的基本概念 在放大电路中，信号的传输是从输入端到输出端，输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以, 电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图。 这个方向称为正向传输。反馈就是将 与原输入信号相加或相减后再作用 放大电路无反馈也称开环，放大 图中X i是输入信号，X f是反馈信号，X i称为净输入信号。所以有 X i X i X f 6.1.2反馈的判断 一、有无反馈的判断
反馈的概念和作用 模拟电子 2009-08-28 18:23 阅读29 评论0 字号：大中小 1．什么是反馈？ 答：所谓反馈，就是指将放大电路的输出量(电压或电流信号)的部分或全部，通过一定方式(元件或网络)返送到输入回路的过程，完成输出量向输入端回送的电路称为反馈元件或反馈网络，具有反馈元件的放大 电路称为反馈放大电路。 2．反馈有哪些类型?它们各有何用途? 答：反馈按极性分有正反馈和负反馈；按其与放大器输出端的连接方式分有电压反馈和电流反馈；按反馈信号与放大器输入信号的连接方式分有并联反馈和串联反馈。 在放大电路中，引入反馈使放大器的放大倍数减小为负反馈。反之，使放大器的放大倍数增大为正反馈。正反馈虽然能提高放大倍数，但会使放大器的性能变坏，在放大电路中应用很少，一般只在振荡脉冲电路中采用。而负反馈虽然使放大倍数有所下降，但它却能改善放大器的性能，因此应用比较广泛。 在放大电路中，引入电压负反馈，将使输出电压保持稳定，其效果是减小了电路的输出电阻；而电流负反 馈将使输出电流保持稳定，因而增大了输出电阻。 在放大电路中，引入并联负反馈可使放大电路中输入电阻减小，并联负反馈是把反馈电流与输入电流并联起来，其作用是削弱输入电流；而串联负反馈可使放大电路中输入电阻增大及把反馈电压与输入电压串联 起来，其作用是对输入信号电压起削弱作用。 3．为什么在放大电路中常采用负反馈而不采用正反馈? 答：在放大电路中采用负反馈可以改善放大电路的性能，稳定工作点，提高放大倍数，能扩展频带，减小非线性失真和抑制干扰，改变输入电阻和输出电阻。而正反馈虽然能提高放大器的放大倍数，但会使放大电路性能下降。所以，在放大电路中常采用负反馈而不采用正反馈。 什么是直流负反馈?什么是交流负反馈?它们在反馈电路中各起什么作用? 答：根据反馈信号本身的交直流性质，可将其分为交流反馈与直流反馈。如果反馈信号只包含直流成分，称为直流反馈；如果反馈信号只包含交流成分，则称为交流反馈。直流负反馈在电路中的主要作用是稳定静态工作点，而交流负反馈的主要作用是改善放大器的性能。 4．如何判断是正反馈还是负反馈? 答：通常采用瞬时极性法来判别正、负反馈。其步骤为： (1)假设在原输入信号作用下，晶体管的基极电位在某一瞬时的极性。瞬时极性为“+”，指电位升高；瞬时极 性为“-”，则指电位在降低。
过程控制实验报告 学院： 学号： 姓名： 实验指导老师： 日期：
一、实验要求与简介 (3) 二、控制原理 (4) 三、实验设备详细介绍 (6) 四．实验过程调试 (15) 五．单回路控制系统 (16) 六．课程总结 (16)
一．实验要求与简介 要求：设计液位控制系统，利用实验室过程控制设备构建单回路PID液位控制系统。了解设备的结构框架，学习对象模型建立的方法和技术、PID参数整定技术、自动化仪表选择相关技能。根据实验条件和系统配置确定实验过程性能指标。综合考虑抗干扰问题、系统稳定性问题、动态性能、稳态偏差等，对实验结果进行分析。实验目标如下： A.了解实验设备，能够根据实物画出系统框图； B.了解和掌握P909自动化仪表的应用场合和使用方法； C.熟悉PID参数整定技术，在实验中正确运用，分析参数整定的作用和效果； D.熟悉液位控制系统中各种自动化测量点、调节阀的相关技术参数； E.实现单回路液位控制，有基本的系统调节能力。 液位的自动控制在工业生产领域应用的非常普遍，就控制系统本身而言，其含有压力传感器、计算机与采集板组成的控制器、执行器（水泵）、控制对象（水箱）等。本次实验的主要任务是了解一个完整的液位系统的组成、构成液位控制系统的各个部件的工作原理及连接方式、工业上离散控制系统的通信标准、熟悉p909仪表的操作并实现单回路液位控制，有基本的液位调节能力。 液位系统结构图： 整个系统主要有水泵、电磁阀、传感器、水箱组成。 由水泵供水，电动阀调节流速（实验系统中还含有手动调节阀）通过两个入水口进入水
箱，在通过一个出水口进入排水箱，之所以用两个入水口是考虑到进水会带来液位的波动从而给控制器的控制带来困难所以通过两个入口从底部进水，但虽然减少了液位波动但也造成了一些负面影响：入水管中的压强会随着液位的上升而变大，在实际成产中可能会导致事故。 安置在系统中的传感器将系统的状态（温度，水箱液位，入水管压强）通过电流形式上传给上位机，通过控制器的计算再输出电流控制执行器，如：电动阀的开度，加热器等从而达到系统的反馈控制。 传感变送系统 传感器：压力传感器：测量液位高度用的压力传感器为集成压力传感器，通过内部电路将压力信号转化为4~20mA标准信号传送给控制器P909。传感器安装在容器的底部，传感器信号传送至P909。 二．控制原理 控制系统框图： 本系统使用的是PID控制，但PID控制器的参数与系统所处的稳态工况有关。一旦工况改变了，控制器参数的“最佳”值也就随着改变，这就意味着需要适时地整定控制器的参数。但PID 参数复杂繁琐的整定过程一直困扰着工程技术人员。因此研究PID参数整定技术具有十分重大的工程实践意义。 在实时控制中，一般要求被控过程是稳定的，对给定量的变化能够迅速跟踪，超调量要小且有一定的抗干扰能力。一般要同时满足上述要求是很困难的，但必须满足主要指标，兼顾其它方面。参数的选择可以通过实验确定，也可以通过试凑法或者经验数据法得到。
反馈的概念及判断 实际上在前面的章节中已经遇到过反馈。例如，在三极管H 参数小信号模型的输入回路中，电压h re v ce 就反映了三极管输出电压v ce 对输入电压v be 的反作用，这就是一种反馈（此反馈作用很小，可以忽略）。由于这种反馈产生在器件（三极管）内部，故称为内部反馈。又如，在基极分压式射极偏置电路中，实质上就是通过外接发射极电阻R e 引入的反馈来稳定集电极静态电流I C 的。这种通过外接电路元件人为引入的反馈称为外部反馈。本章所讨论的反馈都指这种外部反馈。所以，更具体地说，在电子电路中，所谓反馈，是指将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到输入回路，以影响输入电量（电压或电流） 的过程。 引入反馈的放大电 路称为反馈放大电路，它 由基本放大电路、反馈网 络、输出取样、输入求和 四部分组成一个闭合环 路，称为反馈环路。只有 一个反馈环路组成的放大电路，称为单环反馈放大电路，如图XX_01所示。其中，x I 是输入信号；x O 是输出信号；x F 是反馈信号；x ID 是净输入信号。这些电量可以是电压，也可以是电流。 从工程观点出发，在分析反馈放大电路时，均可设反馈环路中信号是单向传输的，如图中箭头所示。即认为信号从输入到输出的正向传输（即放大）只经过基本放大电路，而不通过反馈网络。这是因为反馈网络一般由无源元件组成，没有放大作用，故其正向传输作用可以忽略。正向传输的增益为。而信号从输出到输入的反向传输只通过反馈网络，而不通过基本放大电路（这是因为内部反馈作用很小，可以忽略）。反向传输系数为①，称为反馈系数。 图 XX_01
【最新整理，下载后即可编辑】 放大电路中反馈的基本概念与类型判断方法(教案) 反馈在电路中的应用十分广泛，特别是在精度、稳定性等方 面要求较高的场合，往往通过引入含有负反馈的放大电路，以达 到提高输出信号稳定度、改善电路工作性能（例如，提高放大倍 数的稳定性、改善波形失真、增加频带宽度、改变放大电路的输 入电阻和输出电阻等）的目的。 反馈是指将电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部， 通过一定形式的反馈网络送回到输入回路，使得净输入信号发生 变化从而影响输出信号的过程。 引入反馈的放大电路称为反馈放大电路，它由基本放大电路 A 和反馈网络F 构成，如图所示。 图1 反馈放大电路的组成框图 反馈放大电路中，i x 是反馈放大电路的原输入信号，o x 为输 出信号，f x 是反馈信号，id x 是基本放大电路的净输入信号。基 本放大电路A 实现信号的正向传输，反馈网络F 则将部分或全 部输出信号反向传输到输入端。 判断一个放大电路中是否存在反馈的方法是：观察放大电路 中有无反馈通路，即观察放大电路输出回路与输入回路之间是否 有电路元件起桥梁作用。若有，则存在反馈通路，即电路为反馈 放大电路；反之，则无反馈通路，即电路为开环放大电路。 根据反馈信号与原输入信号的合成类型（相加或相减，反馈
极性），可将反馈电路分为正反馈与反馈；根据反馈信号中所含成分的不同，可将反馈电路分为直流反馈与交流反馈；根据反馈信号与原输入信号在放大电路输入端合成方式的不同，可将反馈电路分为串联反馈与并联反馈；根据输出信号反馈端采样方式的不同，可将反馈电路分为电压反馈与电流反馈。为了正确分析反馈对电路性能的影响，首先必须知道如何来区别和判断反馈的类型。 1.直流反馈与交流反馈的判断 仅在放大电路直流通路中存在的反馈称为直流反馈。直流反馈影响放大电路的直流性能，如直流负反馈能稳定静态工作点。 仅在放大电路交流通路中存在的反馈称为交流反馈。交流反馈影响放大电路的交流性能，如增益、输入电阻、输出电阻及带宽等。 在放大电路交直流通路中均存在的反馈，称为交直流反馈。 例： 图2 直流反馈放大电路 根据电容C对直流信号可视为开路、交流信号可视为短路的特性（“隔直通交”），分为画出其直流通路（图2-1）和交流通路
武汉理工大学研究生课程论文 课程名称：现代控制工程 学生姓名：宋雄 课程教师：谭耀刚 学号：104972101293 日期：2010年1月
状态反馈控制的主要特性及发展 姓名：宋雄班级：机电1004班学号：104972101293 摘要：状态反馈是指系统的状态变量通过比例环节传送到输入端去的反馈方式。状态反馈是体现现代控制理论特色的一种控制方式。状态变量能够全面地反映系统的内部特性，因此状态反馈比传统的输出反馈能更有效地改善系统的性能。但是状态变量往往不能从系统外部直接测量得到，这就使得状态反馈的技术实现往往比输出反馈复杂。本文首先介绍了状态反馈控制系统的主要特性——可控性和可观性，并且对这两种性能进行了举例说明；还介绍了引入状态反馈对系统的可控性和可观性的影响；另外也说明了如何利用状态反馈来任意配置极点。其次，本文主要介绍的是状态反馈控制的发展，有容错控制，带全维状态观测器的状态反馈系统，这两种都是对可控性和可观性的深入的发掘和拓展。 关键词：状态反馈可控性和可观性极点配置全维状态观测器容错控制 引言 随着科技的不断发展，在硬件方面的发展逐步走向饱和，或者很难得到进步和延伸。但是软件方面的发展却逐步地得到社会的重视。一套好的设备，唯有配备合适的软件才能将它的功效尽可能大的释放出来。对于机械方面而言，软件就是指其控制系统。系统的状态变量通过比例环节传送到输入端去的反馈方式。状态反馈是体现现代控制理论特色的一种控制方式。状态变量能够全面地反映系统的内部特性，因此状态反馈比传统的输出反馈能更有效地改善系统的性能。但是状态变量往往不能从系统外部直接测量得到，这就使得状态反馈的技术实现往往比输出反馈复杂。状态反馈也不影响系统的能控性，但可能改变系统的能观测性。只要原系统是能控的，则一定可以通过适当选取反馈增益矩阵K用状态反馈来任意移置闭环系统的极点(见极点配置)。对于传统的输出反馈,如果不引入附加的补偿装置，这一点不是总能作到的。 随着状态观测器理论和状态估计方法的发展（特别是由于卡尔曼-布什滤波方法的出现）,在很多情况下已不难获得状态变量的良好实时估计值，状态反馈方法已进入了实用阶段。 一、状态反馈 1、状态反馈的概念 状态反馈就是将系统的每一个状态变量乘以相应的反馈系数反馈到输入端与参考输入 相加，其和作为受控系统的输入。设SISO系统的状态空间表达式为： x=Ax+bu,y=cx
反馈控制系统: 同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。 反馈控制系统（即闭环控制系统）是基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。 反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成（见图）。图中带叉号的圆圈为比较环节，用来将输入与输出相减，给出偏差信号。这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。 反馈控制系统包括： （一）负反馈（negative feedback）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反，对控制部分的活动起制约或纠正作用的，称为负反馈。即使系统的输出值与目标值的偏差越来越小。
1. 意义：维持稳态 2. 缺点：滞后、波动 （二）正反馈（positive feedback ）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同，对控制部分的活动起增强作用的，称为正反馈意义：加速生理过程，使机体活动发挥最大效应。即使系统的输出值与目标值的偏差越来越大，正反馈并不是都是好的，有的时候系统需要正反馈的作用。如原子弹引爆装置中要用到的裂变链式反应。又如在植物保护中，为了消灭有害的昆虫，大量繁殖这种害虫的天敌。反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性 反馈控制图解 反馈控制： 管理人员分析以前的工作的执行结果，将它与控制标准相比较，发现偏差所在并找出原因，拟定纠正措施以防止偏差发展或继续存在，就是反馈控制 反馈控制效果 反馈控制是指将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行控制的过程。反馈控制其实是用过去的情况来指导现在和将来。在控制系统中，如果返回的信息的作用是抵消输入信息，称为负反馈，负反馈可以使系统趋于稳定；若其作用是增强输入信息，则称为正反馈，正反馈可以使信号得到加强。
第六章放大电路中的反馈 6.1反馈的概念及判断方法 6.2负反馈放大电路的四种基本组态 第16次课李燕教学要求: 1?掌握反馈的基本概念和类型； 2.判断放大电路中是否存在反馈，反馈的类型以及它们在电路中的作用教学重点、难点分析： 教学重点是反馈放的类型及四种基本组态 教学难点是交流负反馈放大电路组态的判断 教具： PPT黑板电子教鞭 教学过程： （一）:复习提问，引入新课: 1?在第二章里学习过的CE组态中的R E的作用？ 2.在实验3课上连上反馈支路R13后电路性能有什么变化？当时连上此支路和不连上均要求大家测过三极管e,b,c电位，有什么特点？ （二）:新课教学: 一、反馈的基本概念 1.反馈与反馈通路 放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路, 前1个属知识方面的要求 后1个属能力方面的要求 提问3-4位学生回答 利用PPT演示方块图影基本放大电路主要功能为
3 放大信号，反馈网络的主 要功能为传输反馈信号。 X o 输出量 X i 静输入量 X i 输 入量 X f 反馈量 仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈，仅在父流通路中存在的反馈 称为交流反馈。 基本放大电路的放大倍数 X ;反馈系数F X f =—1— X o X i = X i - X f 反馈放大电路的放大倍数 2、反馈的形式 (1 )正反馈和负反馈 的变化减小的为负反 馈，否则为正反馈；凡反馈的结果使净输入量减小的为负 反馈，否则为正 反馈 从反馈的结果来判断, 凡反馈的 结果使输出量 利用PPT 演示图2.4.2b , 重温R e 引入的负反馈作 (2)直流反馈和交流反馈 直流反馈的作用主要用于 Y+F H (+12V) 4 + R f 上既有直流反馈也有 交流反馈， 引入直流负反馈的目的: IkQ 稳定静态工作点； 引入交流负反馈的目的: 改善放大电路的性能 (3)局部反馈和级间反馈 (重点研究级间反馈或称总体反馈 ) 稳定放大电路的静态工作 占 八 响输入，称为反馈。