Retroalimentación negativa

Reutilización de la salida para estabilizar un sistema

Un sistema de retroalimentación negativa simple es descriptivo, por ejemplo, de algunos amplificadores electrónicos. La retroalimentación es negativa si la ganancia del bucle AB es negativa.

La retroalimentación negativa (o retroalimentación de equilibrio ) ocurre cuando alguna función de la salida de un sistema, proceso o mecanismo se retroalimenta de una manera que tiende a reducir las fluctuaciones en la salida, ya sea causadas por cambios en la entrada o por otras perturbaciones. Un ejemplo clásico de retroalimentación negativa es un termostato de un sistema de calefacción: cuando la temperatura sube lo suficiente, se apaga el calentador. Cuando la temperatura baja demasiado, se vuelve a encender la calefacción. En cada caso, la "retroalimentación" generada por el termostato "anula" la tendencia.

La tendencia opuesta, llamada retroalimentación positiva , es cuando una tendencia se refuerza positivamente, creando amplificación, como el bucle de "retroalimentación" chirriante que puede ocurrir cuando un micrófono se acerca demasiado a un altavoz que amplifica los mismos sonidos que el micrófono está captando, o el calentamiento descontrolado y la fusión final de un reactor nuclear que tiene un coeficiente de temperatura de reactividad positivo .

Mientras que la retroalimentación positiva tiende a generar inestabilidad a través de un crecimiento exponencial , oscilación o comportamiento caótico , la retroalimentación negativa generalmente promueve la estabilidad. La retroalimentación negativa tiende a promover un asentamiento en el equilibrio y reduce los efectos de las perturbaciones. Los ciclos de retroalimentación negativa en los que se aplica la cantidad justa de corrección con el tiempo óptimo pueden ser muy estables, precisos y receptivos.

La retroalimentación negativa se utiliza ampliamente en ingeniería mecánica y electrónica , y también en organismos vivos, ^{[1] [2]} y se puede ver en muchos otros campos, desde la química y la economía hasta sistemas físicos como el clima. Los sistemas de retroalimentación negativa generales se estudian en la ingeniería de sistemas de control .

Los ciclos de retroalimentación negativa también desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento del equilibrio atmosférico en varios sistemas de la Tierra. Uno de esos sistemas de retroalimentación es la interacción entre la radiación solar , la cobertura de nubes y la temperatura del planeta.

Los niveles de glucosa en sangre se mantienen constantes en el organismo mediante un mecanismo de retroalimentación negativa. Cuando el nivel de glucosa en sangre es demasiado alto, el páncreas secreta insulina y, cuando el nivel es demasiado bajo, secreta glucagón. La línea plana que se muestra representa el punto de ajuste homeostático. La línea sinusoidal representa el nivel de glucosa en sangre.

Descripción general

Bucles de retroalimentación en el cuerpo humano

En muchos sistemas físicos y biológicos, pueden oponerse influencias cualitativamente diferentes. Por ejemplo, en bioquímica, un conjunto de sustancias químicas impulsa el sistema en una dirección determinada, mientras que otro conjunto de sustancias químicas lo impulsa en una dirección opuesta. Si una o ambas de estas influencias opuestas no son lineales, se generan uno o más puntos de equilibrio.

En biología , este proceso (en general, bioquímico ) a menudo se denomina homeostasis ; mientras que en mecánica , el término más común es equilibrio .

En ingeniería , matemáticas y ciencias físicas y biológicas, los términos comunes para los puntos alrededor de los cuales gravita el sistema incluyen: atractores, estados estables , estados propios/funciones propias, puntos de equilibrio y puntos de ajuste .

En la teoría de control , negativo se refiere al signo del multiplicador en los modelos matemáticos de retroalimentación. En la notación delta, −Δ de salida se suma o se mezcla con la entrada. En los sistemas multivariados, los vectores ayudan a ilustrar cómo varias influencias pueden complementarse parcialmente y oponerse parcialmente entre sí. ^[3]

Algunos autores, en particular en lo que respecta al modelado de sistemas empresariales , utilizan el término negativo para referirse a la reducción de la diferencia entre el comportamiento deseado y el real de un sistema. ^{[4] [5]} En un contexto de psicología, por otro lado, el término negativo se refiere a la valencia de la retroalimentación: atractiva versus aversiva, o elogio versus crítica. ^[6]

Por el contrario, la retroalimentación positiva es aquella en la que el sistema responde de forma que aumenta la magnitud de cualquier perturbación particular, lo que da como resultado una amplificación de la señal original en lugar de una estabilización. Cualquier sistema en el que exista una retroalimentación positiva junto con una ganancia mayor que uno dará como resultado una situación de descontrol. Tanto la retroalimentación positiva como la negativa requieren un bucle de retroalimentación para funcionar.

Sin embargo, los sistemas de retroalimentación negativa pueden estar sujetos a oscilaciones . Esto es causado por un cambio de fase alrededor de cualquier bucle. Debido a estos cambios de fase, la señal de retroalimentación de algunas frecuencias puede terminar en fase con la señal de entrada y, por lo tanto, convertirse en retroalimentación positiva, creando una condición de descontrol. Incluso antes del punto en el que el cambio de fase llega a ser de 180 grados, la estabilidad del bucle de retroalimentación negativa se verá comprometida, lo que provocará un aumento de los subimpulsos y sobreimpulsos después de una perturbación. Este problema se suele solucionar atenuando o cambiando la fase de las frecuencias problemáticas en un paso de diseño llamado compensación. A menos que el sistema tenga naturalmente suficiente amortiguamiento, muchos sistemas de retroalimentación negativa tienen filtros de paso bajo o amortiguadores instalados.

Ejemplos

• Los termostatos de mercurio (circa 1600) que utilizan la expansión y contracción de columnas de mercurio en respuesta a cambios de temperatura se utilizaron en sistemas de retroalimentación negativa para controlar los respiraderos de los hornos y mantener una temperatura interna constante.
• En la metáfora de la mano invisible del mercado de la teoría económica (1776), las reacciones a los movimientos de precios proporcionan un mecanismo de retroalimentación para ajustar la oferta y la demanda .
• En los reguladores centrífugos (1788), se utiliza retroalimentación negativa para mantener una velocidad casi constante de un motor, independientemente de las condiciones de carga o suministro de combustible.
• En un motor de dirección (1866), se aplica asistencia eléctrica al timón mediante un circuito de retroalimentación, para mantener la dirección establecida por el timonel.
• En los servomecanismos , la velocidad o posición de una salida, determinada por un sensor , se compara con un valor establecido y cualquier error se reduce mediante una retroalimentación negativa a la entrada.
• En los amplificadores de audio , la retroalimentación negativa aplana la respuesta de frecuencia , reduce la distorsión , minimiza el efecto de las variaciones de fabricación en los parámetros de los componentes y compensa los cambios en las características debido al cambio de temperatura.
• En la computación analógica , la retroalimentación alrededor de los amplificadores operacionales se utiliza para generar funciones matemáticas como suma , resta , integración , diferenciación , logaritmo y funciones antilogaritmo .
• En los convertidores delta-sigma analógico-digital y digital-analógico (particularmente para audio de alta calidad ), se utiliza un bucle de retroalimentación negativa para corregir repetidamente el error de cuantificación acumulado durante la conversión.
• En un bucle de enganche de fase (1932), se utiliza la retroalimentación para mantener una forma de onda alterna generada en una fase constante con respecto a una señal de referencia. En muchas implementaciones, la forma de onda generada es la salida, pero cuando se utiliza como demodulador en un receptor de radio FM , el voltaje de retroalimentación de error sirve como señal de salida demodulada. Si hay un divisor de frecuencia entre la forma de onda generada y el comparador de fase, el dispositivo actúa como un multiplicador de frecuencia .
• En los organismos , la retroalimentación permite que diversas medidas (por ejemplo, la temperatura corporal o el nivel de azúcar en sangre ) se mantengan dentro de un rango deseado mediante procesos homeostáticos .

Implementaciones detalladas

Regulación controlada por errores

Bucle regulador controlado por error básico

Un regulador R ajusta la entrada a un sistema T de modo que las variables esenciales monitoreadas E se mantengan en valores de ajuste S que resulten en la salida deseada del sistema a pesar de las perturbaciones D. ^{[1] [7]}

Un uso de la retroalimentación es hacer que un sistema (digamos T ) se autorregule para minimizar el efecto de una perturbación (digamos D ). Usando un bucle de retroalimentación negativa, una medición de alguna variable (por ejemplo, una variable de proceso , digamos E ) se resta de un valor requerido (el 'punto de ajuste' ) para estimar un error operacional en el estado del sistema, que luego es usado por un regulador (digamos R ) para reducir la brecha entre la medición y el valor requerido. ^{[8] [9]} El regulador modifica la entrada al sistema T de acuerdo con su interpretación del error en el estado del sistema. Este error puede ser introducido por una variedad de posibles perturbaciones o 'trastornos', algunos lentos y otros rápidos. ^[10] La regulación en tales sistemas puede variar desde un simple control de 'encendido-apagado' hasta un procesamiento más complejo de la señal de error. ^[11]

En este marco, la forma física de una señal puede sufrir múltiples transformaciones. Por ejemplo, un cambio en el clima puede causar una perturbación en la entrada de calor a una casa (como un ejemplo del sistema T ) que es monitoreada por un termómetro como un cambio en la temperatura (como un ejemplo de una "variable esencial" E ). Esta cantidad, entonces, es convertida por el termostato (un "comparador") en un error eléctrico en el estado comparado con el "punto de ajuste" S , y posteriormente utilizada por el regulador (que contiene un "controlador" que ordena válvulas de control de gas y un encendedor) en última instancia para cambiar el calor proporcionado por un horno (un "efector") para contrarrestar la perturbación inicial relacionada con el clima en la entrada de calor a la casa. ^[12]

La regulación controlada por error se lleva a cabo normalmente utilizando un controlador proporcional-integral-derivativo ( controlador PID ). La señal del regulador se deriva de una suma ponderada de la señal de error, la integral de la señal de error y la derivada de la señal de error. Los pesos de los respectivos componentes dependen de la aplicación. ^[13]

Matemáticamente, la señal del regulador viene dada por:

${\displaystyle \mathrm {MV(t)} =K_{p}\left(\,{e(t)}+{\frac {1}{T_{i}}}\int _{0}^{t}{e(\tau )}\,{d\tau }+T_{d}{\frac {d}{dt}}e(t)\right)}$

dónde

${\displaystyle T_{i}}$ es el tiempo integral

${\displaystyle T_{d}}$ es la derivada del tiempo

Amplificador de retroalimentación negativa

El amplificador de retroalimentación negativa fue inventado por Harold Stephen Black en los Laboratorios Bell en 1927, y se le concedió una patente en 1937 (Patente de EE. UU. 2.102.671) ^[14] "una continuación de la solicitud con número de serie 298.155, presentada el 8 de agosto de 1928..."). ^{[15] [16]}

"La patente tiene 52 páginas más 35 páginas de figuras. Las primeras 43 páginas equivalen a un pequeño tratado sobre amplificadores de realimentación". ^[16]

La retroalimentación en los amplificadores tiene muchas ventajas. ^[17] En el diseño, el tipo y la cantidad de retroalimentación se seleccionan cuidadosamente para ponderar y optimizar estos diversos beneficios.

Ventajas de la realimentación de voltaje negativo en los amplificadores

1. Reduce la distorsión no lineal, es decir, tiene mayor fidelidad.
2. Aumenta la estabilidad del circuito: es decir, la ganancia permanece estable aunque haya variaciones en la temperatura ambiente, la frecuencia y la amplitud de la señal.
3. Aumenta ligeramente el ancho de banda.
4. Modifica las impedancias de entrada y salida.
5. Las distorsiones armónicas, de fase, de amplitud y de frecuencia se reducen considerablemente.
6. El ruido se reduce considerablemente.

Aunque la retroalimentación negativa tiene muchas ventajas, los amplificadores con retroalimentación pueden oscilar . Consulte el artículo sobre la respuesta escalonada . Incluso pueden presentar inestabilidad . Harry Nyquist, de Bell Laboratories, propuso el criterio de estabilidad de Nyquist y el diagrama de Nyquist que identifican sistemas de retroalimentación estables, incluidos los amplificadores y los sistemas de control.

Amplificador de retroalimentación negativa con perturbación externa. ^[18] La retroalimentación es negativa si β A  >0.

La figura muestra un diagrama de bloques simplificado de un amplificador de retroalimentación negativa .

La retroalimentación establece la ganancia general del amplificador (de circuito cerrado) en un valor:

${\displaystyle {\frac {O}{I}}={\frac {A}{1+\beta A}}\approx {\frac {1}{\beta }}\ ,}$

donde el valor aproximado supone β A >> 1. Esta expresión muestra que una ganancia mayor que uno requiere β < 1. Debido a que la ganancia aproximada 1/β es independiente de la ganancia de lazo abierto A , se dice que la retroalimentación 'desensibiliza' la ganancia de lazo cerrado a las variaciones en A (por ejemplo, debido a variaciones de fabricación entre unidades o efectos de temperatura sobre los componentes), siempre que la ganancia A sea suficientemente grande. ^[19] En este contexto, el factor (1+β A ) a menudo se denomina 'factor de desensibilidad', ^{[20] [21]} y en el contexto más amplio de los efectos de retroalimentación que incluyen otros asuntos como la impedancia eléctrica y el ancho de banda , el 'factor de mejora'. ^[22]

Si se incluye la perturbación D , la salida del amplificador se convierte en:

${\displaystyle O={\frac {AI}{1+\beta A}}+{\frac {D}{1+\beta A}}\ ,}$

lo que demuestra que la retroalimentación reduce el efecto de la perturbación por el 'factor de mejora' (1+β A ). La perturbación D puede surgir de fluctuaciones en la salida del amplificador debido al ruido y la no linealidad (distorsión) dentro de este amplificador, o de otras fuentes de ruido como las fuentes de alimentación. ^{[23] [24]}

La señal diferencial I –β O en la entrada del amplificador a veces se denomina "señal de error". ^[25] Según el diagrama, la señal de error es:

${\displaystyle {\text{Error signal}}=I-\beta O=I\left(1-\beta {\frac {O}{I}}\right)={\frac {I}{1+\beta A}}-{\frac {\beta D}{1+\beta A}}\ .}$

A partir de esta expresión, se puede ver que un "factor de mejora" grande (o una ganancia de bucle grande β A ) tiende a mantener esta señal de error pequeña.

Aunque el diagrama ilustra los principios del amplificador de retroalimentación negativa, modelar un amplificador real como un bloque de amplificación directa unilateral y un bloque de retroalimentación unilateral tiene limitaciones significativas. ^[26] Para métodos de análisis que no hacen estas idealizaciones, consulte el artículo Amplificador de retroalimentación negativa .

Circuitos amplificadores operacionales

Un amplificador de voltaje de retroalimentación que utiliza un amplificador operacional con ganancia finita pero impedancias de entrada infinitas e impedancia de salida cero. ^[27]

El amplificador operacional se desarrolló originalmente como un elemento básico para la construcción de computadoras analógicas , pero ahora se utiliza casi universalmente en todo tipo de aplicaciones, incluidos equipos de audio y sistemas de control .

Los circuitos de amplificadores operacionales suelen emplear retroalimentación negativa para obtener una función de transferencia predecible. Dado que la ganancia de bucle abierto de un amplificador operacional es extremadamente grande, una pequeña señal de entrada diferencial impulsaría la salida del amplificador a un carril o al otro en ausencia de retroalimentación negativa. Un ejemplo simple del uso de la retroalimentación es el amplificador de voltaje del amplificador operacional que se muestra en la figura.

El modelo idealizado de un amplificador operacional supone que la ganancia es infinita, la impedancia de entrada es infinita, la resistencia de salida es cero y las corrientes y voltajes de entrada son cero. Un amplificador ideal de este tipo no extrae corriente del divisor de resistencias. ^[28] Ignorando la dinámica (efectos transitorios y retardo de propagación ), la ganancia infinita del amplificador operacional ideal significa que este circuito de retroalimentación lleva la diferencia de voltaje entre las dos entradas del amplificador operacional a cero. ^{[28] En consecuencia, la ganancia de voltaje del circuito en el diagrama, suponiendo un amplificador operacional ideal, es el recíproco de la relación de} división de voltaje de retroalimentación β:

${\displaystyle V_{\text{out}}={\frac {R_{\text{1}}+R_{\text{2}}}{R_{\text{1}}}}V_{\text{in}}\!={\frac {1}{\beta }}V_{\text{in}}\,}$.

Un amplificador operacional real tiene una ganancia A alta pero finita a bajas frecuencias, que disminuye gradualmente a frecuencias más altas. Además, presenta una impedancia de entrada finita y una impedancia de salida distinta de cero. Aunque los amplificadores operacionales prácticos no son ideales, el modelo de un amplificador operacional ideal a menudo es suficiente para comprender el funcionamiento del circuito a frecuencias suficientemente bajas. Como se explicó en la sección anterior, el circuito de retroalimentación estabiliza la ganancia de bucle cerrado y desensibiliza la salida a las fluctuaciones generadas dentro del propio amplificador. ^[29]

Áreas de aplicación

Ingeniería Mecánica

La válvula de flotador o de bola utiliza retroalimentación negativa para controlar el nivel de agua en una cisterna.

Un ejemplo del uso del control de retroalimentación negativa es el control del nivel de agua mediante válvulas de bola (ver diagrama) o un regulador de presión . En la ingeniería moderna, los bucles de retroalimentación negativa se encuentran en reguladores de motores , sistemas de inyección de combustible y carburadores . Se utilizan mecanismos de control similares en sistemas de calefacción y refrigeración, como los que involucran aires acondicionados , refrigeradores o congeladores .

Biología

Control de las hormonas endocrinas por retroalimentación negativa.

Algunos sistemas biológicos presentan retroalimentación negativa, como el barorreflejo en la regulación de la presión arterial y la eritropoyesis . Muchos procesos biológicos (por ejemplo, en la anatomía humana ) utilizan retroalimentación negativa. Los ejemplos de esto son numerosos, desde la regulación de la temperatura corporal hasta la regulación de los niveles de glucosa en sangre . La interrupción de los bucles de retroalimentación puede conducir a resultados indeseables: en el caso de los niveles de glucosa en sangre , si la retroalimentación negativa falla, los niveles de glucosa en la sangre pueden comenzar a aumentar drásticamente, lo que da lugar a la diabetes .

Para la secreción hormonal regulada por el circuito de retroalimentación negativa: cuando la glándula X libera la hormona X, esto estimula a las células diana a liberar la hormona Y. Cuando hay un exceso de hormona Y, la glándula X "detecta" esto e inhibe su liberación de la hormona X. Como se muestra en la figura, la mayoría de las hormonas endocrinas están controladas por un circuito de inhibición de retroalimentación negativa fisiológica , como los glucocorticoides secretados por la corteza suprarrenal . El hipotálamo secreta hormona liberadora de corticotropina (CRH) , que indica a la glándula pituitaria anterior que secrete hormona adrenocorticotrópica (ACTH) . A su vez, la ACTH indica a la corteza suprarrenal que secrete glucocorticoides, como el cortisol . Los glucocorticoides no solo realizan sus respectivas funciones en todo el cuerpo, sino que también afectan negativamente la liberación de secreciones estimulantes adicionales tanto del hipotálamo como de la glándula pituitaria, reduciendo efectivamente la producción de glucocorticoides una vez que se ha liberado una cantidad suficiente. ^[30]

Química

Los sistemas cerrados que contienen sustancias que experimentan una reacción química reversible también pueden presentar retroalimentación negativa de acuerdo con el principio de Le Chatelier , que desplaza el equilibrio químico hacia el lado opuesto de la reacción para reducir la tensión. Por ejemplo, en la reacción

N2 +3H2⇌2NH3 _{+ 92 kJ} / mol

Si existe una mezcla de reactivos y productos en equilibrio en un recipiente sellado y se agrega gas nitrógeno a este sistema, el equilibrio se desplazará hacia el lado del producto como respuesta. Si se aumenta la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia el lado de los reactivos, lo que, como la reacción inversa es endotérmica, reducirá parcialmente la temperatura.

Autoorganización

La autoorganización es la capacidad de ciertos sistemas de "organizar su propio comportamiento o estructura". ^[31] Hay muchos factores posibles que contribuyen a esta capacidad, y la mayoría de las veces se identifica como posible contribuyente la retroalimentación positiva . Sin embargo, la retroalimentación negativa también puede desempeñar un papel. ^[32]

Ciencias económicas

En economía, los estabilizadores automáticos son programas gubernamentales que pretenden funcionar como retroalimentación negativa para amortiguar las fluctuaciones del PIB real .

La teoría económica dominante sostiene que el mecanismo de fijación de precios del mercado opera para hacer coincidir la oferta y la demanda , porque los desajustes entre ellas repercuten en la toma de decisiones de los oferentes y los demandantes de bienes, alterando los precios y reduciendo así cualquier discrepancia. Sin embargo, Norbert Wiener escribió en 1948:

"En muchos países está extendida la creencia, que ha alcanzado el rango de artículo oficial de fe en los Estados Unidos, de que la libre competencia es en sí misma un proceso homeostático... Lamentablemente, la evidencia, tal como es, está en contra de esta teoría simplista". ^[33]

La noción de que el equilibrio económico se mantiene de esta manera por las fuerzas del mercado también ha sido cuestionada por numerosos economistas heterodoxos , como el financiero George Soros ^[34] y el destacado economista ecológico y teórico del estado estacionario Herman Daly , que trabajó en el Banco Mundial entre 1988 y 1994. ^[35]

Ciencia ambiental

Algunos efectos del cambio climático pueden potenciar ( retroalimentaciones positivas ) o debilitar (retroalimentaciones negativas) el calentamiento global. ^{[36] [37]}

Un ejemplo básico y común de un sistema de retroalimentación negativa en el medio ambiente es la interacción entre la cobertura de nubes , el crecimiento de las plantas, la radiación solar y la temperatura del planeta. ^[38] A medida que aumenta la radiación solar entrante, aumenta la temperatura del planeta. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la cantidad de vida vegetal que puede crecer. Esta vida vegetal puede entonces fabricar productos como el azufre que produce más cobertura de nubes. Un aumento en la cobertura de nubes conduce a un mayor albedo , o reflectividad de la superficie, de la Tierra. Sin embargo, a medida que aumenta el albedo, la cantidad de radiación solar disminuye. ^[39] Esto, a su vez, afecta al resto del ciclo.

La cobertura de nubes, y a su vez el albedo y la temperatura del planeta, también se ven influenciados por el ciclo hidrológico . ^[40] A medida que aumenta la temperatura del planeta, se produce más vapor de agua, lo que crea más nubes. ^[41] Las nubes bloquean la radiación solar entrante, lo que reduce la temperatura del planeta. Esta interacción produce menos vapor de agua y, por lo tanto, menos cobertura de nubes. El ciclo luego se repite en un bucle de retroalimentación negativa. De esta manera, los bucles de retroalimentación negativa en el medio ambiente tienen un efecto estabilizador. ^[42]

Historia

La retroalimentación negativa como técnica de control se puede ver en los refinamientos del reloj de agua introducidos por Ctesibios de Alejandría en el siglo III a. C. Los mecanismos de autorregulación han existido desde la antigüedad y se utilizaron para mantener un nivel constante en los depósitos de los relojes de agua ya en el año 200 a. C. ^[43]

El regulador de bola flotante es un ejemplo temprano de retroalimentación negativa.

La retroalimentación negativa se implementó en el siglo XVII. Cornelius Drebbel había construido incubadoras y hornos controlados termostáticamente a principios del siglo XVII, ^[44] y se utilizaron reguladores centrífugos para regular la distancia y la presión entre las piedras de molino en los molinos de viento . ^[45] James Watt patentó una forma de regulador en 1788 para controlar la velocidad de su máquina de vapor , y James Clerk Maxwell en 1868 describió "movimientos de componentes" asociados con estos reguladores que conducen a una disminución de una perturbación o la amplitud de una oscilación. ^[46]

El término " retroalimentación " se estableció en la década de 1920, en referencia a un medio para aumentar la ganancia de un amplificador electrónico. ^[3] Friis y Jensen describieron esta acción como "retroalimentación positiva" e hicieron una mención de pasada de una "acción de retroalimentación negativa" contrastante en 1924. ^[47] Harold Stephen Black ideó la idea de utilizar retroalimentación negativa en amplificadores electrónicos en 1927, presentó una solicitud de patente en 1928, ^[15] y detalló su uso en su artículo de 1934, donde definió la retroalimentación negativa como un tipo de acoplamiento que reducía la ganancia del amplificador, aumentando en gran medida su estabilidad y ancho de banda. ^{[48] [49]}

Karl Küpfmüller publicó artículos sobre un sistema de control automático de ganancia basado en retroalimentación negativa y un criterio de estabilidad del sistema de retroalimentación en 1928. ^[50]

Nyquist y Bode se basaron en el trabajo de Black para desarrollar una teoría de la estabilidad del amplificador. ^[49]

Los primeros investigadores en el área de la cibernética posteriormente generalizaron la idea de retroalimentación negativa para cubrir cualquier comportamiento que busque un objetivo o tenga un propósito. ^[51]

Se puede considerar que toda conducta intencionada requiere una retroalimentación negativa. Si se quiere alcanzar un objetivo, en algún momento se necesitan algunas señales provenientes del objetivo para orientar la conducta.

El pionero de la cibernética Norbert Wiener ayudó a formalizar los conceptos de control de retroalimentación, definiendo la retroalimentación en general como "la cadena de transmisión y retorno de información", ^[52] y la retroalimentación negativa como el caso cuando:

La información que se devuelve al centro de control tiende a oponerse a la salida de la cantidad controlada de la cantidad controladora... ^{: 97}

Si bien la visión de la retroalimentación como cualquier "circularidad de acción" ayudó a mantener la teoría simple y consistente, Ashby señaló que, si bien puede entrar en conflicto con definiciones que requieren una conexión "materialmente evidente", "la definición exacta de retroalimentación no es importante en ningún sentido". ^[1] Ashby señaló las limitaciones del concepto de "retroalimentación":

El concepto de "retroalimentación", tan simple y natural en ciertos casos elementales, se vuelve artificial y de poca utilidad cuando las interconexiones entre las partes se vuelven más complejas... Estos sistemas complejos no pueden ser tratados como un conjunto entrelazado de circuitos de retroalimentación más o menos independientes, sino sólo como un todo. Por lo tanto, para comprender los principios generales de los sistemas dinámicos, el concepto de retroalimentación es inadecuado en sí mismo. Lo que es importante es que los sistemas complejos, ricamente interconectados internamente, tienen comportamientos complejos, y que estos comportamientos pueden ser en busca de objetivos en patrones complejos. ^{: 54}

Para reducir la confusión, autores posteriores han sugerido términos alternativos como degenerativo , ^[53] autocorrector , ^[54] equilibrante , ^[55] o reductor de discrepancias ^[56] en lugar de "negativo".

Véase también

• Modelo de ganancia asintótica
• Biofeedback  : tomar conciencia de los procesos biológicos
• Teoría de control  – Rama de la ingeniería y las matemáticas
• Cibernética  : campo transdisciplinario que se ocupa de los sistemas regulatorios y de propósito.
• Retroalimentación sobre el cambio climático  – Retroalimentación relacionada con el cambio climáticoPáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento
• Criterio de estabilidad de Nyquist  : método gráfico para determinar la estabilidad de un sistema dinámico
• Controlador de lazo abierto  : sistema de control cuya entrada es independiente de la salida.
• Teoría del control perceptivo  – Teoría psicológica
• Retroalimentación positiva  : ciclo de retroalimentación que aumenta un pequeño efecto inicial
• Criterio de estabilidad
• Respuesta al escalón  : comportamiento temporal de un sistema controlado por funciones escalón de Heaviside

Referencias

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Enlaces externos

• "Homeostasis fisiológica". Biología en línea: respuestas a sus preguntas de biología . Biology-Online.org. 30 de enero de 2020.