Главная страница  Векторные методы процессов 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

Векторные методы процессов

В число научных дисциплин, образующих науку об управлении, входит теория автоматического управления и регулирования. Вначале она создавалась для изучения статики и динамики процессов автоматического управления техническими объектами - производственными, энергетическими, транспортными и т.п. Основное ее значение сохранилось и в наше время,хотя в последние годы ее выводами и результатами начинают пользоваться и для изучения динамических свойств системы управления не только технического характера, но и экономического, организационного, биологического и т. д.

Для осуществления автоматического управления техническим процессом создается система, состоящая из управляемого объекта и связанного с ним управляющего устройства. Как и всякое техническое сооружение, система должна обладать конструктивной жесткостью и динамической прочностью. Эти чисто механические термины в данном случае несколько условны. Они означают, что система должна выполнять заданные ей функции с требуемой точностью, несмотря на инерционные свойства и на неизбежные помехи. Пока объект обладает достаточной жесткостью и динамической прочностью, потребности в автоматическом регулировании не возникают.

Другой причиной, побуждавшей строить регуляторы, была необходимость управлять процессами, подверженными столь сильным помехам, что при этом утрачивалась не только точность, но зачастую и работоспособность системы вообще. Предшественниками регуляторов для подобных условий можно считать применявшиеся еще в средние века центробежные маятниковые уравнители скорости хода водяных мукомольных мельниц. Но хотя отдельные автоматические регуляторы появлялись в давние времена, они оставались любопытными в истории эпизодами и серьезного влияния на формирование техники и теории автоматического управления не оказали. Бурное развитие этих направлений началось лишь в XVIII и

XIX столетиях, в эпоху промышленного переворота в Европе. Первыми промышленными регуляторами этого периода являются автоматический поплавковый регулятор питания котла паровой машины, построенный в 1765 г. И.И. Ползуновым в Барнауле; центробежный регулятор скорости паровой машины, на который в 1784 г. получил патент английский, механик Дж. У атт; первое программное устройство управления ткацким станком от перфокарты (для воспроизведения узоров на коврах), построенное в 1808 г. Ж- Жаккаром. Эти регуляторы как бы открыли путь потоку изобретений принципов регулирования и регуляторов, продолжавшемуся вплоть до середины

XX в. В этот период появились регуляторы с воздействием по производной (братьев Сйменсов), по нагрузке (инж. Ж- Пон-селе), сервомоторы с жесткой обратной связью (инж. Л. Фар-ко), регуляторы с гибкой обратной связью (изодромные), импульсные регуляторы на отсечку пара .

Паровая машина не случайно стала первым объектом для применения техники и теории регулирования, так как она не обладала способностью устойчиво работать сама по себе, не имела самовыравнивания . Ее неблагоприятные динамичес-



кие свойства часто приводили к тому, что подключенный к ней регулятор действовал не так, как ожидал конструктор, раскачивал машину или вообще оказывался неспособным управлять ею. Все это, естественно, побуждало к проведению теоретических исследований. Однако до конца бО-х годов прошлого века теоретические исследования регулирования отличались тем, что мы называем сегодня отсутствие системного подхода . Исследователи еще не сознавали, что в технике рождается новое направление. Они считали, что регуляторы были лишь вспомогательным придатком к машине, приборной разновидностью модераторов , уравнителей хода , дублировавшей функции маховиков. Во многих работах рассматривались идеальные безынерционные регуляторы. Шагом вперед были работы, учитывавшие динамику регулятора, но и в них регулятор рассматривался отдельно от машины. Авторы обычно добивались хорошего успокоения колебаний самого регулятора, считая, что этого достаточно и для его спокойной работы на машине. При таких подходах теоретическиеисследования не могли стать основой для новой науки и были лишь дополнительными частными проработками в рамках прикладной мех-аники, придатком к ее разделу о паровых машинах.

Коренное изменение в подходе к проблеме и в методологии исследований внесли три фундаментальные работы, содержащие, по существу, изложение начал новой науки: работы Дж. Максвелла О регуляторах (1866) и И. А. Вышнеградского Об общей теории регуляторов (1876). и О регуляторах прямого действия (1877). Дж. Максвелл и И. А. Вышнеградский осуществили системный подход к проблеме, рассмотрев регулятор и машину как единую динамическую систему, перейдя к исследованию малых колебаний и линеаризовав сложные дифференциальные уравнения системы, что позволило дать общий методологический подход к исследованию самых разнородных по принципам действия и конструкции систем, заложить основы теории устойчивости и установить ряд важных общих закономерностей регулирования по принципу обратной связи. Особо важную роль в то время сыграла работа И. А. Вышнеградского, отличавшаяся глубоким инженерным подходом, рассмотреиием самых важных для техники тех лет объектов и содержавшая кроме ценных практических рекомендаций истоки ряда современных методов исследования качества регулирования (диаграммы устойчивости и распределения корней, выделение областей устойчивости и монотонности и др.). Поэтому современники И. А. Вышнеградского считали



его основоположником теории автоматического регулирования.

Работа Дж. Максвелла осталась в то время почти незаме-* ченной, так как она рассматривала малоинтересный для широкого круга инженеров объект (механизм ведения телескопа), явно полезных практических выводов не делала и даже по умозрительным выводам рекомендовала астатические регуляторы, практически непригодные для промышленных машин того времени. Ее роль была оценена значительно позднее, когда теория автоматического регулирования сформировалась в самостоятельную общую научную дисциплину.

Уже в ранние годы теория регулирования стала стимулировать разработки математического плана. По рекомендации Дж. Максвелла был разработан Раусом алгоритм для оценки расположения корней характеристического уравнения и устойчивости. По просьбе А. Стодолы А. Гурвицембыл выведен де-термлнантный критерий устойчивости. Работы словацкого инженера и ученого А. Стодолы занимают видное место в теор-рии устойчивости регулирования паровых и гидравлических турбин, в учете влияния на процесс регулирования длинного трубопровода.

Крупный вклад в теорию внесен Н. Е. Жуковским, автором труда О прочности движения и первого русского учебника Теория регулирования хода машин (1909). Н. Е. Жуковский дал математическое описание процессов в длинных трубопроводах, рассмотрел влияние сухого трения в регуляторах, исследовал некоторые процессы импульсного регулирования посредством уравнений в конечных разностях.

К началу XX в. и в первые его десятилетия теория автоматического регулирования формируется как общая дисциплина с рядом прикладных разделов, таких, как регулирование электрических машин и систем - X. Тома (1914), Р. Жюиль-яр (1933), В. С. Кулебакин (1926), С. А. Лебедев и П. С. Жданов (1932), Н. М. Крылов и Н. Н. Боголюбов (1932); регулирование двигателей - М. Толле (1905), У. Тринкс (1919); тепловых и паросиловых установок - Т. Штейн (1926), Г. Вюнш (1930), Ю. Г. Корнилов и В. Д. Пивень (30-е годы), паровых турбин - А. В. Щегляев (1933), различных производственных процессов - В. Оппельт (1939) и др. Особенно четко мысль о теории регулирования как дисциплине общетехнического характера проводится в работах И. Н. Вознесенского (1922-1949) - руководителя одной из крупных советских школ в этой области.



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

© 2000 - 2017 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.