Možda će vam neobično zvučati što uključujem metode sistema automatskog upravljanja u audio pojačavače.
Čudno zvuči, ali je to istina.
Jedan pojačavač, koji dobija nekakav audio signal na svoj ulaz, dužan je da, tačku po tačku, tom signalu samo uveća amplitudu, i u što vernijem obliku prenese na potrošač.
Za to vreme je pojačavač izložen raznoraznim "atacima" sa svih strana, tj. raznoraznim poremećajima koji se događaju u njegovom okruženju.
Ti poremećaji su: počev od varijacija napona napajanja, pa do uticaja raznoraznih okolnih i unutrašnjih efekata na same komponente od kojih se pojačavač sastoji.
Kada posmatramo jednu tačku signala, koju pojačavač treba srazmerno da uspostavi na svom izlazu, brzinom koja je mnogo viša od najveće brzine audio signala, svaki pojačavač metodom automatske regulacije pokušava da očuva celost te vrednosti, bez obzira na trenutne poremećaje koji ga afektuju.
Dakle, audio pojačavač i te kako jeste sistem sa automatskim upravljanjem.
PID elementi su skriveni u na oko sitnim elementima u strukturi pojačavača, poput raznih RC članova i slično, ali svakako postoje i od vitalnog su značaja.
Poslednji članak iz mog prethodnog posta, dosta slikovito prikazuje kako to izgleda sa jednim operacionim pojačavačem.
U tom članku je to prikazano na takav način, gde su elemeti PID regulatora koncentrisani oko samog op-ampa.
U stvarnim diskretnim audio pojačavačima je to mnogo češće "razbacano" po čitavom sklopu, u vidu nekih RC članova i kondenzatorčića malih vrednosti,pa ih nije lako ugledati i doneti jasan zaključak o njihovoj ulozi.
Automatsko upravljanje, uz korišćenje negativne povratne veze je sveprisutna pojava i sastavni deo života.
Zahvaljujući modelima automatskog upravljanja imamo: konstantnu telesnu temperaturu (sa regulacionim osobinama koje se teško imitiraju sa više od 1K evra elektronike :-), stabilnu formu pritiska , pulsa, milijardi hemijskih procesa, itd itd...
Bez automatskog upravljanja i negativne povratne veze život se zaustavlja.
I onda priče iz krugova nosilaca dijagnoze "audiofil", o tome da je negativna povratna veza neprirodna i štetna pojava, ne piju vodu, čak suprotno od toga.
Automatsko upravljanje i NFB je prirodno da prirodnije ne može biti!
To je neophodan element života kao pojave.
Mi ljudi se veoma dugo borimo da raznim matematičkim modelima razjasnimo mnogobrojne pojave koje nas okružuju.
PID je jedna od metoda, ukradenih od prirode i dosta je matematički složena i relativno "kruta" metoda.
Metoda ima malu elastičnost, ali potpuno zadovoljava kada su poznati i nepromenljivi parametri sistema, što i jeste slučaj kod audio pojačavača:
nepromenljive komponente samog sistema i nepromenljiv potrošač.
Nešto elastičniji sistem je nastao oko 1965. (kad sam rođen) i dobio je ime "Fuzzy logic".
Metoda je bila bliža ljudskom nepreciznom biću, i svela se na oblike jezičkih formi, tj. izjava, koje su se mogle pretvoriti u upravljački algoritam matematikom skupova.
Tada su izjave eksperata poput: "ako mi se automobil brzo približava, moraću da malo požurim preko ulice", dale svesti u nijansiranom obliku u nekoliko skupova, pa se posle arbitracijom takvim skupovima dobijao odličan i elastičan metod automatskih regulacija.
Fuzzy metod je danas u masovnoj primeni na mnogo mesta.
Naravno da su napretkom brzih mikroprocesora upravljački sistemi veoma napredovali i sada se već koriste veštačke neuronske mreže, a sve u pokušaju blede imitacije onih stvari koje postoje već milenijumima pre nas...
Strahovita sila od matematike i tehnologije, a svuda nas okružuje u neverovatno složenijoj i istovremeno neverovatno jednostavnijoj i savršenijoj formi :-).
-----------------------------------------
--------------------------------------------------------------
Pokušaću malo da se našalim sa zakonima automatske reglacije koji nas okružuju svuda i u svakom trenutku:
Zamislite vas i vašu suprugu kao jedan sistem koji treba da funkcioniše stabilno... Zvaćemo ga od sada samo sistem :-)
Vraćate se pijani iz kafane, posle neke terevenke sa drugarima, i zatičete je na kauču kako gleda seriju na TV.
To je poremećaj sistema izazvan jediničnom odskočnom funkcijom, tj. pravougaonim impulsom (mislim odskočiće sa kauča pola metra kada vas vidi takvog :-).
Naravno, odziv dela sistema (lepše polovine) u deliću sekunde preti da destabilizuje čitav sistem i dovede ga u divlje (divljačke) oscilacije koje se mogu loše završiti (svađa)!
Naravno da vam to nije u nteresu, i morate brzo i dosta više nego uobičajeno da reagujete, nekim potezom koji če u velikoj meri brzo umanjiti njene pokušaje destabilizacije (diferencijator, D).
Vadite iza leđa buket cveća, ni preveliki ni premali (za šta je bio sve vreme zadužen proporcionalni član Kp).
Njegovo dejstvo (buketa kao diferencijatora) je snažno i naglo i brzo menja raspoloženje druge polovine sistema. Sada stoji pitanje kako vam je bio podešen proporcionalni član? Ako je buket preveliki, možda sledi pitanje šta to želite da sakrijete od nje, a ako je premali onda neće dovoljno biti efikasan.
Dakle, ako vam Kp nije dobro podešen, dejstvo diferencijatora će izazvati opet one opasne oscilacije :-).
Pretpostavimo da je dobro oznajete i da je Kp bio u redu.
Sada sledi da samo ćutite, reč ne progovarate neko vreme, pažljivo koristite NFB (oči, uši), posmatrate promenu njenih reakcija, i strpljivo prikupljate podatke u integrator.
Sada radi vaš integrator (I) i brižljivo sumira podatke "uhvaćene" pomoću NFB.
Vaše dejstvo sada (posle dejstva brzog i napadnog diferencijatora) mora biti blago i znatno manje od uobičajenog (da ne bi rizikovali oscilacije :-).
Postupno delujete "odozdo", naivnim izgovorima, polako se približavajući stvarnoj vrednosti izgovora (naravno uz sveprisutni Kp).
Kada njeno ponašanje dobije malu razliku greške od uobičajenog, e tada sednete kod nje na krevet i zagrlite je, šapnete neku nežnu reč, ispričate joj istinu o svom ekcesu (jer tek sada će hteti da čuje vašu priču).
Vaš sistem automatske regulacije je uspešno supresovao poremećaj odskočnim impulsom. Vaš PID je odradio svoje uz koriščćenje NFB :-).
A posle možete da računate na i na PI :-)
Možda vam neće zatrebati čitav P i D (a možda i hoće :-).
---------------------------------------------------------
Zamislite sada sistem bez povratne veze:
Ulazite, kao u prvom primeru, pijani u kuću, sa povezom preko očiju i tamponima u oba uva (naravno, znate na pamet svoj stan i nije vam potreban NFB :-).
Nemate pojma da je u međuvremenu došla njena majka i da umesto nje sedi na kauču i gleda seruju, a supruga vam je u kuhinji...
Ulazite, a povezom na očima i tamponima u ušima (bez NFB), gurate u ruke osobi na kauču buket cveća, onako pijani, sedate pored nje grlite je i šapućete nežne reči na uvo...
Sistem (vaša polovina sistema) preti da bude ugrožen vrlo divljim osilacijama na jednoj frekvenciji, a kada se supruga pojavi na vratima dnevne sobe i vidi sve to, e onda sisemu prete divljačke oscilacije sa još opasnijom drugom frekvencijom, odnosno sa dve opasne fekvencije udruženo!!!
Vaš deo sistema neće preživeti takvu destabilizaciju i pregoreće mu izlazni stepen :-). Izlazni stepen naravno, pošto generiše novac tj. izlaznu vrednost...
Eto koliko može biti korisna NFB :-).
--------------------------------------------------
Drugi primer nekorišćenja NFB.
Supruga vas golišava čeka da se vratite sa trafike, jer su vam nestala neka pomoćna sredstva za zabavu.
Vi imate udes autom. Komšija naiđe i vi mu kažete da joj javi o udesu...
On zvoni na vrata... Naravno zvono ne radi (sićušna greška jednog od naivnih elemenata sistema)...
Komšija - šta će, otvara vrata, a neko mu se na neviđeno, onako u polumraku go baca u naručje :-)
------------------------
Eto malo šale sa opisima automatskih regulacija koje nas okružuju.
Postali smo u poslednje vreme preterano ozbiljni :-)
Pozz
Čudno zvuči, ali je to istina.
Jedan pojačavač, koji dobija nekakav audio signal na svoj ulaz, dužan je da, tačku po tačku, tom signalu samo uveća amplitudu, i u što vernijem obliku prenese na potrošač.
Za to vreme je pojačavač izložen raznoraznim "atacima" sa svih strana, tj. raznoraznim poremećajima koji se događaju u njegovom okruženju.
Ti poremećaji su: počev od varijacija napona napajanja, pa do uticaja raznoraznih okolnih i unutrašnjih efekata na same komponente od kojih se pojačavač sastoji.
Kada posmatramo jednu tačku signala, koju pojačavač treba srazmerno da uspostavi na svom izlazu, brzinom koja je mnogo viša od najveće brzine audio signala, svaki pojačavač metodom automatske regulacije pokušava da očuva celost te vrednosti, bez obzira na trenutne poremećaje koji ga afektuju.
Dakle, audio pojačavač i te kako jeste sistem sa automatskim upravljanjem.
PID elementi su skriveni u na oko sitnim elementima u strukturi pojačavača, poput raznih RC članova i slično, ali svakako postoje i od vitalnog su značaja.
Poslednji članak iz mog prethodnog posta, dosta slikovito prikazuje kako to izgleda sa jednim operacionim pojačavačem.
U tom članku je to prikazano na takav način, gde su elemeti PID regulatora koncentrisani oko samog op-ampa.
U stvarnim diskretnim audio pojačavačima je to mnogo češće "razbacano" po čitavom sklopu, u vidu nekih RC članova i kondenzatorčića malih vrednosti,pa ih nije lako ugledati i doneti jasan zaključak o njihovoj ulozi.
Automatsko upravljanje, uz korišćenje negativne povratne veze je sveprisutna pojava i sastavni deo života.
Zahvaljujući modelima automatskog upravljanja imamo: konstantnu telesnu temperaturu (sa regulacionim osobinama koje se teško imitiraju sa više od 1K evra elektronike :-), stabilnu formu pritiska , pulsa, milijardi hemijskih procesa, itd itd...
Bez automatskog upravljanja i negativne povratne veze život se zaustavlja.
I onda priče iz krugova nosilaca dijagnoze "audiofil", o tome da je negativna povratna veza neprirodna i štetna pojava, ne piju vodu, čak suprotno od toga.
Automatsko upravljanje i NFB je prirodno da prirodnije ne može biti!
To je neophodan element života kao pojave.
Mi ljudi se veoma dugo borimo da raznim matematičkim modelima razjasnimo mnogobrojne pojave koje nas okružuju.
PID je jedna od metoda, ukradenih od prirode i dosta je matematički složena i relativno "kruta" metoda.
Metoda ima malu elastičnost, ali potpuno zadovoljava kada su poznati i nepromenljivi parametri sistema, što i jeste slučaj kod audio pojačavača:
nepromenljive komponente samog sistema i nepromenljiv potrošač.
Nešto elastičniji sistem je nastao oko 1965. (kad sam rođen) i dobio je ime "Fuzzy logic".
Metoda je bila bliža ljudskom nepreciznom biću, i svela se na oblike jezičkih formi, tj. izjava, koje su se mogle pretvoriti u upravljački algoritam matematikom skupova.
Tada su izjave eksperata poput: "ako mi se automobil brzo približava, moraću da malo požurim preko ulice", dale svesti u nijansiranom obliku u nekoliko skupova, pa se posle arbitracijom takvim skupovima dobijao odličan i elastičan metod automatskih regulacija.
Fuzzy metod je danas u masovnoj primeni na mnogo mesta.
Naravno da su napretkom brzih mikroprocesora upravljački sistemi veoma napredovali i sada se već koriste veštačke neuronske mreže, a sve u pokušaju blede imitacije onih stvari koje postoje već milenijumima pre nas...
Strahovita sila od matematike i tehnologije, a svuda nas okružuje u neverovatno složenijoj i istovremeno neverovatno jednostavnijoj i savršenijoj formi :-).
-----------------------------------------
--------------------------------------------------------------
Pokušaću malo da se našalim sa zakonima automatske reglacije koji nas okružuju svuda i u svakom trenutku:
Zamislite vas i vašu suprugu kao jedan sistem koji treba da funkcioniše stabilno... Zvaćemo ga od sada samo sistem :-)
Vraćate se pijani iz kafane, posle neke terevenke sa drugarima, i zatičete je na kauču kako gleda seriju na TV.
To je poremećaj sistema izazvan jediničnom odskočnom funkcijom, tj. pravougaonim impulsom (mislim odskočiće sa kauča pola metra kada vas vidi takvog :-).
Naravno, odziv dela sistema (lepše polovine) u deliću sekunde preti da destabilizuje čitav sistem i dovede ga u divlje (divljačke) oscilacije koje se mogu loše završiti (svađa)!
Naravno da vam to nije u nteresu, i morate brzo i dosta više nego uobičajeno da reagujete, nekim potezom koji če u velikoj meri brzo umanjiti njene pokušaje destabilizacije (diferencijator, D).
Vadite iza leđa buket cveća, ni preveliki ni premali (za šta je bio sve vreme zadužen proporcionalni član Kp).
Njegovo dejstvo (buketa kao diferencijatora) je snažno i naglo i brzo menja raspoloženje druge polovine sistema. Sada stoji pitanje kako vam je bio podešen proporcionalni član? Ako je buket preveliki, možda sledi pitanje šta to želite da sakrijete od nje, a ako je premali onda neće dovoljno biti efikasan.
Dakle, ako vam Kp nije dobro podešen, dejstvo diferencijatora će izazvati opet one opasne oscilacije :-).
Pretpostavimo da je dobro oznajete i da je Kp bio u redu.
Sada sledi da samo ćutite, reč ne progovarate neko vreme, pažljivo koristite NFB (oči, uši), posmatrate promenu njenih reakcija, i strpljivo prikupljate podatke u integrator.
Sada radi vaš integrator (I) i brižljivo sumira podatke "uhvaćene" pomoću NFB.
Vaše dejstvo sada (posle dejstva brzog i napadnog diferencijatora) mora biti blago i znatno manje od uobičajenog (da ne bi rizikovali oscilacije :-).
Postupno delujete "odozdo", naivnim izgovorima, polako se približavajući stvarnoj vrednosti izgovora (naravno uz sveprisutni Kp).
Kada njeno ponašanje dobije malu razliku greške od uobičajenog, e tada sednete kod nje na krevet i zagrlite je, šapnete neku nežnu reč, ispričate joj istinu o svom ekcesu (jer tek sada će hteti da čuje vašu priču).
Vaš sistem automatske regulacije je uspešno supresovao poremećaj odskočnim impulsom. Vaš PID je odradio svoje uz koriščćenje NFB :-).
A posle možete da računate na i na PI :-)
Možda vam neće zatrebati čitav P i D (a možda i hoće :-).
---------------------------------------------------------
Zamislite sada sistem bez povratne veze:
Ulazite, kao u prvom primeru, pijani u kuću, sa povezom preko očiju i tamponima u oba uva (naravno, znate na pamet svoj stan i nije vam potreban NFB :-).
Nemate pojma da je u međuvremenu došla njena majka i da umesto nje sedi na kauču i gleda seruju, a supruga vam je u kuhinji...
Ulazite, a povezom na očima i tamponima u ušima (bez NFB), gurate u ruke osobi na kauču buket cveća, onako pijani, sedate pored nje grlite je i šapućete nežne reči na uvo...
Sistem (vaša polovina sistema) preti da bude ugrožen vrlo divljim osilacijama na jednoj frekvenciji, a kada se supruga pojavi na vratima dnevne sobe i vidi sve to, e onda sisemu prete divljačke oscilacije sa još opasnijom drugom frekvencijom, odnosno sa dve opasne fekvencije udruženo!!!
Vaš deo sistema neće preživeti takvu destabilizaciju i pregoreće mu izlazni stepen :-). Izlazni stepen naravno, pošto generiše novac tj. izlaznu vrednost...
Eto koliko može biti korisna NFB :-).
--------------------------------------------------
Drugi primer nekorišćenja NFB.
Supruga vas golišava čeka da se vratite sa trafike, jer su vam nestala neka pomoćna sredstva za zabavu.
Vi imate udes autom. Komšija naiđe i vi mu kažete da joj javi o udesu...
On zvoni na vrata... Naravno zvono ne radi (sićušna greška jednog od naivnih elemenata sistema)...
Komšija - šta će, otvara vrata, a neko mu se na neviđeno, onako u polumraku go baca u naručje :-)
------------------------
Eto malo šale sa opisima automatskih regulacija koje nas okružuju.
Postali smo u poslednje vreme preterano ozbiljni :-)
Pozz