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计算机科学 · 课程

区分反馈与固定顺序

两个系统都能开关加热器,但只有一个会留意房间的实际情况。

本页内容
  1. 怎样区分两者?
  2. 例题
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

反馈系统(feedback) 用传感器检查自己输出的效果,然后做出调整。固定顺序 则无论发生什么,都按同样的顺序执行同样的步骤。判断方法很简单:下一个决定是否取决于新的读数?

拓展:反馈回路稍微超出 Cambridge 大纲列表。放进来是为了帮助你理解自动化系统如何自我修正。

本课建立在追踪系统阶段之上,属于自动化与新兴系统。考试情境常常描述一个系统,问它是否使用反馈,所以读题时先找有没有读数。

怎样区分两者?

针对情境问三个问题:

  1. 有没有传感器测量被控制的对象?
  2. 处理器是否用这个读数来选择下一个动作?
  3. 这个动作是否会改变传感器接下来读到的数值?

三个答案都是“是”,就是反馈系统。如果动作按时间表或计数器进行,并且无视传感器的读数,就是固定顺序。

例题

房间起始温度为 18 °C,目标是 22 °C。每一步中,加热器为 ON 时温度上升 2 °C,为 OFF 时温度下降 1 °C。

反馈版本。 处理器读取温度并套用 IF temp < 22 THEN heater ← "ON" ELSE heater ← "OFF"。

temp ← 18
FOR step ← 1 TO 6
   IF temp < 22
      THEN
         heater ← "ON"
         newTemp ← temp + 2
      ELSE
         heater ← "OFF"
         newTemp ← temp - 1
   ENDIF
   OUTPUT step, temp, heater, newTemp
   temp ← newTemp
NEXT step
steptemp readheatertemp after
118ON20
220ON22
322OFF21
421ON23
523OFF22
622OFF21

固定版本。 第 1 至 3 步加热器为 ON,第 4 至 6 步为 OFF,不管温度是多少。

steptemp readheatertemp after
118ON20
220ON22
322ON24
424OFF23
523OFF22
622OFF21

两次运行都停在 21 °C,但固定版本把房间推到了 24 °C,比目标高了两度,因为它从不看读数。反馈版本在第 2 步之后一直保持在目标的 1 °C 以内。

要留意的错误

常见的错误是只因为系统有传感器,就称它为“反馈”。

错误答案: “洒水器有湿度传感器,所以一定是反馈。”

学生只看到传感器,没有检查处理器如何使用读数。

如果洒水器只是记录湿度,却仍然每天 06:00 浇水 20 分钟,读数从未改变动作,所以是固定顺序。如果它在湿度达到设定水平时停止浇水,输出就改变了下一个读数,那才是反馈。

自我检测

1. 学校的铃声每天在固定时间响起。是反馈还是固定顺序?

显示答案

固定顺序。 铃声按时间表运行,不读取自己输出的效果。

2. 水箱水泵在水位传感器读到已满时关闭。是反馈还是固定顺序?请说明原因。

显示答案

反馈。 水泵抬高水位,传感器读到新的水位,处理器用它来停止水泵。

3. 在上面的反馈加热器追踪中,为什么第 3 步加热器是 OFF,尽管房间仍低于 24 °C?

显示答案

规则比较的是目标 22,而不是 24。第 3 步的读数是 22,22 < 22 为假,所以加热器 OFF。

接下来学什么

接下来,在解释简单的决策模型中,从一条规则扩展到多个输入。要逐步运行像上面这样的循环,请使用伪代码追踪训练器。

计算机科学补习的老师每次都可以为你设计新的情境,让你在没见过的系统上练习这三个问题的判断法。

常见问题

自动化系统中的反馈回路是什么?

反馈回路指系统自己的输出会改变下一次输入。加热器让房间变暖,传感器读到更高的温度,处理器用这个新读数决定下一个动作。决定取决于上一个动作的效果。

定时器算反馈系统吗?

无论情况如何都运行固定时间的定时器属于固定顺序,它不会读取自己输出的效果。如果定时器搭配了可以提前中断它的传感器,那么传感器的部分就提供了反馈。

为什么还有人使用固定顺序?

固定顺序简单又便宜,条件变化不大时就可能够用。按固定周期运行的交通灯就是一例。它无法适应异常情况,所以要看情境是否需要适应。

更新于:

下一步

如果你理解反馈的说法,但追踪表在第三步之后就出错,老师可以和你一起追踪新的例子,指出数值延续到下一步时哪里偏了。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

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