Capítulo 1 : Retroalimentación
Un ejemplo de retroalimentación es cuando las salidas de un sistema se utilizan como entradas para el mismo sistema, creando un circuito o bucle como parte de una cadena de relaciones de causa y efecto. Cuando esto sucede, podríamos decir que el sistema se retroalimenta a sí mismo. Al considerar los sistemas de retroalimentación, es importante tener cuidado al tratar con el concepto de causa y efecto:
El razonamiento sobre relaciones causales simples en un sistema de retroalimentación es un desafío porque el primer sistema impacta al segundo sistema, y el segundo sistema afecta al primer sistema, lo que resulta en un argumento circular. Debido a esto, usar un razonamiento que se base en causa y efecto puede ser difícil, y es esencial investigar el sistema en su conjunto.
- Karl Johan Åström y Richard M. Murray, Sistemas de retroalimentación: una introducción para científicos e ingenieros
El concepto de retroalimentación había comenzado a entrar en la teoría económica en Gran Bretaña en el siglo XVIII, pero en ese momento, no se reconocía como una abstracción universal y, como resultado, no tenía un nombre. Los mecanismos de autorregulación han existido desde la antigüedad, y comenzaron a entrar en la teoría económica en Gran Bretaña.
Desde el siglo XVII, los reguladores centrífugos se han utilizado en los molinos de viento para controlar la distancia y la presión entre las piedras de molino. Siguiendo una recomendación de su colega de negocios Matthew Boulton, James Watt creó su primer gobernador centrífugo en el año 1788. Este regulador en particular estaba destinado a ser utilizado en las máquinas de vapor que producían. Las primeras máquinas de vapor utilizaban un movimiento que era únicamente recíproco, y se utilizaban para bombear agua. Se trataba de una aplicación que era capaz de tolerar variaciones en la velocidad de trabajo; Sin embargo, la utilización de máquinas de vapor para otras aplicaciones requería un control más preciso de la velocidad.
James Clerk Maxwell publicó la influyente obra "Sobre los gobernadores" en 1868. Este estudio es ahora generalmente considerado como un clásico en el campo de la teoría del control de la retroalimentación. Este estudio hizo una contribución seminal a los campos de la teoría de control y las matemáticas de la retroalimentación.
Ya en la década de 1860, la gente en los Estados Unidos ya usaba la frase verbal "to feed back", que significa "volver a un punto anterior en un proceso mecánico". El estudio de los sistemas circulares de retroalimentación causal estuvo en el corazón de la progresión de la cibernética desde la década de 1940 en adelante.
A lo largo del tiempo ha habido un debate sustancial sobre qué definición de retroalimentación es la más precisa. Según el cibernético Ashby (1956), los matemáticos y teóricos interesados en los principios de los sistemas de retroalimentación favorecen la noción de "circularidad de la acción", ya que mantiene la simplicidad y consistencia de la teoría. [Cita requerida] La retroalimentación debe ser un impacto intencionado para las personas que tienen objetivos más prácticos, y debe llegar a través de un enlace que sea más palpable.
[Los que se dedican a la experimentación práctica] Discrepe con la definición de los matemáticos, señalando que esto requeriría que admitieran que la retroalimentación estaba ahí en el péndulo convencional sería una forma de hacerlo.
entre su ubicación y su impulso, una "retroalimentación" que se crea entre los dos, desde el punto de vista de la aplicación real, es un poco misteriosa.
En respuesta a esto, el matemático replica que si se considera que la retroalimentación solo está ahí cuando hay un cable físico o un nervio para representarla, entonces este argumento es inválido, entonces la teoría se vuelve caótica y está plagada de irrelevancias.: 54
Ramaprasad (1983), que se centra en las aplicaciones de la retroalimentación en la teoría de la gestión, la define en un sentido genérico como "... conocimiento sobre la brecha entre el nivel real y el nivel de referencia de un parámetro del sistema" que se utiliza para "cambiar la brecha de alguna manera". Enfatiza el punto de que la información en sí misma no constituye retroalimentación hasta que se actúa sobre ella.
La retroalimentación positiva es el término utilizado para describir la situación en la que la señal que se retroalimenta desde la salida está en fase con la señal que se está alimentando.
Retroalimentación negativa: Si la retroalimentación de la señal es de polaridad opuesta o está desfasada en 180 ° con respecto a la señal de entrada, el término para este tipo de entrada es "retroalimentación negativa".
El gráfico podría ilustrar un sistema de control de crucero en un vehículo, por ejemplo, que coincide con una velocidad objetivo, como el límite de velocidad. Esto sería un ejemplo de retroalimentación negativa. El automóvil en sí mismo sirve como sistema controlado, y sus entradas incluyen no solo el par producido por el motor, sino también la pendiente de la carretera a medida que cambia (la perturbación). Se utiliza un velocímetro para determinar la velocidad actual del vehículo. La desviación de la velocidad real de la velocidad deseada, determinada por el velocímetro, es la fuente de la señal de error (punto de ajuste). Este error medido es evaluado por el controlador, que luego ordena que se ajuste el acelerador, que a su vez ordena al motor que reciba más gasolina (el efector). La retroalimentación, que es el cambio resultante en el par motor, interactúa con el par que se ejerce por el cambio de pendiente de la carretera para disminuir el error de velocidad, reduciendo así la interrupción de la carretera.
Antes de la Segunda Guerra Mundial, los conceptos de retroalimentación "positiva" y "negativa" se utilizaron inicialmente para el fenómeno. En la década de 1920, cuando se desarrolló por primera vez el circuito regenerativo, el concepto de retroalimentación positiva ya estaba bien establecido en la comunidad científica. El trabajo pionero que detalló por primera vez el uso de la retroalimentación negativa en los amplificadores electrónicos fue completado en 1934 por Harold Stephen Black. De acuerdo con las afirmaciones de Black:
La ganancia del amplificador se incrementa con la retroalimentación positiva, mientras que la ganancia se reduce con la retroalimentación negativa.
Según Mindell (2002), hubo un aumento en la ambigüedad sobre la terminología poco después de esto:
... Friis y Jensen habían establecido la misma diferencia entre "retroalimentación positiva" y "retroalimentación negativa" que Black, dependiendo no del signo de la retroalimentación en sí misma, sino más bien de la influencia que tiene en la ganancia del amplificador.
En contraste, Nyquist y Bode, cuando desarrollaron sus ideas basadas en el trabajo de Black, se refirieron al fenómeno como "algo con el signo invertido" al discutir la retroalimentación negativa.
Black tuvo problemas para convencer a otros de la utilidad de su invento, en parte porque existía confusión sobre cuestiones básicas de definición.: 121
Incluso antes de que se aplicaran los términos, James Clerk Maxwell describió varios tipos diferentes de "movimientos de componentes" asociados con los reguladores centrífugos que se usaban en las máquinas de vapor. Diferenció entre las que conducen a un aumento continuo de una perturbación o de la amplitud de una oscilación, y las que conducen a una disminución de la misma. Esto se hizo incluso antes de que se aplicaran los términos.
Las frases "retroalimentación positiva" y "retroalimentación negativa" se definen de manera diferente según el campo de estudio que se mire.
La modificación de la diferencia entre el valor de referencia y el valor real de un parámetro, en función de si la diferencia es creciente (positiva) o decreciente (negativa) (negativa).
La connotación emocional que la acción o resultado que acorta la brecha tiene en el receptor u observador, ya sea en términos de complacencia (con una connotación positiva) o insatisfacción (con una connotación negativa). Sin embargo, incluso dentro de un mismo campo, un ejemplo de retroalimentación puede etiquetarse como positivo o negativo, dependiendo de cómo se evalúen o se haga referencia a los valores. [Caso en cuestión:].
Este malentendido puede ocurrir debido al hecho de que la retroalimentación puede cumplir una función informativa o motivadora, y a menudo consta de un componente cualitativo y cuantitativo. De acuerdo con la definición de Connellan y Zemke (1993):
La información cuantitativa que obtenemos nos informa cuántos y cuántos de cualquier cosa hay.
Los comentarios cualitativos nos permiten saber lo bien que lo estamos haciendo, lo malo o lo indiferente.: 102
Muchos sistemas de bucle de retroalimentación no se pueden etiquetar simplemente como positivos o negativos. Este es particularmente el caso cuando hay numerosos bucles de retroalimentación presentes en el sistema. Si bien los sistemas básicos a veces pueden definirse como de uno u otro tipo, no siempre es así.
Cuando simplemente hay dos componentes acoplados de tal manera que se influyen mutuamente, se puede obtener información importante y relevante sobre las cualidades del conjunto a partir de las propiedades de la retroalimentación.
Sin embargo, cuando el número de piezas aumenta incluso a cuatro, si las acciones de cada una tienen un efecto sobre las otras tres, si es así, entonces se pueden encontrar veinte...
