Задачи динамики автоматического регулирования

ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ [c.346]

Задачи динамики автоматического регулирования 347 [c.347]

Тример 2. Экстремальный регулятор с автоколебательным типом поиска [7]. Для регулирования параметров объекта, содержащего медленно изменяющиеся величины, которые характеризуют неконтролируемые процессы в объекте, применяют самонастраивающиеся системы автоматического регулирования. Одной из таких систем и является экстремальный регулятор, включающий в себя объект регулирования и управляющий автомат (рис. 4.17). Объект регулирования имеет входную управляемую переменную и и выходную переменную ср, величина которой должна поддерживаться наибольшей (экстремальной). Поэтому регулятор, выполняющий эту задачу, н называется экстремальным. Рассмотрим динамику простейшей системы, объект [c.93]

Переходя к краткому обзору литературы по динамике машин и м,еханизмов, прежде всего следует отметить работу знаменитого русского механика и аэродинамика проф. Н. Е. Жуковского под названием Сведение динамических задач о кинематической цепи к задачам о рычаге (1908 г.), в которой сложную задачу о передаче сил в машине при наличии многих сил, нагружающих звенья ее механизма (производственные нагрузки, силы веса и силы инерции), он свел к задаче о простом рычаге. Курс динамики машин обязан Жуковскому приемом исследования сложного движения машины разложением его на два простейших движения 1)начального движения без угловой скорости ведущего звена, но с угловым ускорением этого звена и 2) постоянного — с постоянной угловой скоростью ведущего звена. Следующей работой Н. Е. Жуковского, имевшей громадное значение для развития динамики машин, был его куре Регулирование машин (1909 г.). В этом курсе он продолжил исследование основоположника теории автоматического регулирования машин И. А. Вышнеградского. Н. Е. Жуковскому принадлежат также прекрасно составленные курсы по теоретической механике и прикладной механике, выдержавшие много изданий. [c.7]

Наука, реагируя на эти запросы практики, привлекает различные отрасли знаний, модернизирует существующие теории и положения, предлагает новые математические модели. При этом для вопросов надежности и долговечности особенно характерно использование самых разнообразных отраслей наук и соединение различных методов и положений при решении поставленных задач. Здесь используются и теория вероятностей, и физико-химическая механика, и разделы динамики и прочности машин, привлекаются идеи автоматического регулирования и кибернетики, развиваются положения теории технологических процессов и дефектоскопии. [c.23]

В течение рассматриваемого периода в институтах и на заводах были решены многочисленные нелинейные задачи динамики регулирования, связанные с конструированием регуляторов, усилителей и сервомоторов, а также с подключением к турбине теплообменных аппаратов и длинных паропроводов. Решение этих задач существенно повысило надежность автоматического регулирования. [c.22]

В СССР в годы Великой Отечественной войны и после ее окончания на передний план вышло еще одно направление теории машин — динамика машин и механизмов. Повышение мощности машин и их рабочих скоростей, создание в промышленности все более и более крупных машин и одновременное сокращение сроков их монтажа и ввода в действие, перевод машин на новые режимы работы,— все это стимулировало исследования динамических явлений в машинах. Продолжаются исследования в области колебаний, начатые еще в 30-х годах, в том числе нелинейных колебаний в самые различные области техники проникают вибрационные и виброударные механизмы. Все большее внимание начинают уделять пневматическим и гидравлическим механизмам, механизмам с электрическими связями, без изучения динамики которых невозможно дальнейшее развитие теории машин автоматического действия. Задачи кинематики и динамики механизмов с двумя степенями свободы, связанные в своей основе с вопросами автоматического регулирования, оказались весьма полезными и при изучении иных, более общих случаев механизмов. [c.216]

Изложен опыт преподавания цикла дисциплин по динамике систем (теория колебаний, теория устойчивости движения, теория автоматического регулирования). Приведен перечень спецкурсов, дана их краткая характеристика. Отмечено, что преподавание этих дисциплин позволяет готовить специалистов широкого профиля, способных решать сложные задачи динамики систем различной физической природы. [c.107]

Изучая движение материальных тел под действием сил, можно выделить весьма важный класс задач динамики, характерных тем, что некоторые из действующих на объект сил могут быть запрограммированы и реализованы в процессе движения человеком-пилотом (или автопилотом). Часть сил, приложенных к движущемуся объекту, конечно, определена (детерминирована) природой, а часть может изменяться в широких пределах по некоторым законам, заложенным в конструкцию летательного аппарата. Так, при изучении движения ракеты в поле тяготения Земли гравитационная сила вполне детерминирована (она, в первом приближении, подчиняется закону тяготения Ньютона), а реактивная сила может изменяться и регулироваться как по величине, так и по направлению. Каждому закону регулирования реактивной силы будет соответствовать некоторый закон движения ракеты. В современной ракетодинамике и динамике самолета такие задачи часто на> зывают задачами с управляющими (или свободными) функциями. Если управляющие функции все заданы и, следовательно, сделаны определенными все действующие силы, тогда мы будем иметь дело с обычной задачей теоретической механики найти закон движения объекта, если действующие на него силы неизвестны. Но выбор (задание) свободных функций можно подчинить некоторым, достаточно общим и широким, условиям оптимальности (экстремальности) и производить определение динамических характеристик для этих классов оптимальных движений. Метод проб или сравнений, лежащий в основе классических вариационных принципов, применим и здесь, но варьируется выбор управляющих функций, а не траекторий в пространстве конфигураций. Задачи такого рода имеют большое практическое значение в динамике полета ракет и самолетов, а также в теории автоматического регулирования- [c.14]

Выше мы рассмотрели вопрос об уравнениях движения отдельных звеньев системы автоматического регулирования. Решение задач динамики различных систем в зависимости от их структурных схем сводится к совместному решению дифференциальных уравнений, каждое из которых является уравнением движения соответствующего звена, входящего в общую систему. [c.542]

Таким образом, в ЖРД имеется возможность использования собственных источников возмущения для анализа технического состояния. Поэтому теоретический подход к проблеме постановки диагноза опирается, прежде всего, на аппарат случайных процессов. При этом для решения отдельных конкретных задач весьма эффективным оказывается привлечение методов теории систем автоматического регулирования, математической статистики, гидро- и газовой динамики. [c.23]

Во втором издании книга подвергалась существенной переработке. Исключены главы Некоторые сведения из теории автоматического регулирования и Некоторые нелинейные задачи динамики ЖРД . Полностью переработаны главы, посвященные гидравлическим и газовым трактам, методам расчета и особенностям динамических характеристик ЖРД. Основное внимание во втором издании книги уделено формированию математических моделей отдельных агрегатов ЖРД и ЖРД в целом, так как именно достаточно точные модели объекта регулирования позволяют правильно выбрать структуру и параметры системы автоматического регулирования (САР). В отличие от первого издания во втором издании показаны методы формирования математических моделей гидравлических и газовых трактов для двух диапазонов частот— для низких частот, когда эти элементы ЖРД можно рассматривать как объекты с сосредоточенными параметрами, и для высоких частот, когда необходимо учитывать волновые процессы. [c.3]

Под сильно нелинейной с11стемой обычно понимают либо динамическую систему, не допускающую линеаризации в малом, либо систему, в которой проявляются нелинейные эффекты, не обнаруживаемые квазилинейной теорией. К таким системам относятся релейные системы автоматического регулирования, динамические системы с ударным взаимодействием, системы с люфтом и сухим трением и др. Одним из эффективных методов изучения динамики сильно нелинейных систем, поведение которых описывается дифференциальными уравнениями (4.1) с кусочно-гладкими правыми частями, является метод точечных отображений. Этот метод, зарождение которого связано с именем А. Пуанкаре и Дж. Биркгофа, был введен в теорию нелинейных колебаний А. А. Андроновым. Установив связь между автоколебаниями и предельными циклами А. Пуанкаре и опираясь на математический аппарат качественной теории дифференциальных уравнений, А. А. Андронов сущест-Еенно расширил возможности метода припасовывания и сформулировал принципы, которые легли в основу метода точечных отображений и позволили эффективно использовать этот метод при исследовании конкретных систем автоматического регулирования и радиотехники. С помощью метода точечных отображений оказалось возможным полностью решить ряд основных задач теории автоматическою регулирования и, в первую очередь, классическую задачу И. А. Вышнеградского о регуляторе прямого действия с сухим трением в чувствительном элементе [1, 2J. Была рас- [c.68]

А. А. Андронов и его ученики решили методом точечных преобразований целый ряд актуальных нелинейных задач теории автоматического регулирования, долгое время остававшихся неприступными. В частности, была решена знаменитая задача Вышнеградского о регуляторе прямого действия с учетом сухого трения [1,2]. Тем не менее следует признать, что практическое применение этого метода сопряжено с рядом трудностей, главная из которых - отыскание функции последования. В связи с этим метод точечных преобразований обычно находил применение в исследованиях динамики кусочно-линейных систем, т.е. таких нелинейных систем, фазовое пространство которых состоит из областей, в каждой из которых уравнения динамики линейны. В таких областях довольно легко определяется ход фазовых траекторий и в итоге строится функция последования. Рассмотренные выше упрощенные модели лампового генератора и часового механизма как раз являются кусочно-линейными. В настоящее время благодаря работам Ю.И. Неймарка и его учеников возможности метода точечных преобразований значительно расширены. Он стал важным инструментом в решении общих вопросов теории нелинейных колебаний и был применен к анализу конкретных систем нового типа, например виброударных, марковских, цифровых и др. [19]. [c.165]

В качестве примера, демонстрирующего особенности использования программного комплекса, остановимся на задаче моделирования динамики системы автоматического регулирования ядер-ной паропроизводящей установки (ЯППУ) малой мощности с реактором интегрального типа. В процессе проектирования системы автоматического регулирования исследовались проблемы расчетного обоснования ядерной безопасности ЯППУ в переходных режимах и в проектных аварийных ситуациях (обесточивание, стоп-вода , стоп-пар , отключение главного циркуляционного насоса и секций парогенератора и др.). Структурная схема моделируемой системы (см. рис. 11 на вклейке) скомпонована с помощью элементов каталога Реакторные блоки , а субмодели Кинетика нейтронов , Система управления , Теплофизические параметры АЗ и т.д., представляющие собой сложные многоуровневые структуры, набраны из каталогов общетехнической библиотеки типовых блоков. Общее число элементов в схеме - более 370, функциональных переменньгх - около 3000. На этом же рисунке размещены окна визуализации поведения физических параметров системы автоматического регулирования в процесее моделирования. [c.77]

К середине XIX в. в России выросла плеяда талантливых ученых, заложивших основы современной теории механизмов и машин. Основателем русской школы этой науки был великий математик акад. П. Л. Чебышев (1821—1894 гг.), которому принадлежит ряд оригинальных исследований, посвяш,енных синтезу механизмов, теории регуляторов и зубчатых зацеплений, структуре плоских механизмов. Он создал схемы свыше 40 различных механизмов и большое количество их модификаций. Акад. И. А. Вышнеградский явился основателем теории автоматического регулирования его работы в этой области нашли достойного продолжателя в лице выдаюш,егося русского ученого проф. Н. Е. Жуковского, а также словацкого инженера А. Сто-долы и английского физика Д. Максвелла. Н. Е. Жуковскому — отцу русской авиации — принадлежит также ряд работ, посвященных решению задачи динамики машин (теорема о жестком рычаге), исследованию распределения давления между витками резьбы винта и гайки, трения смазочного слоя между шипом и подшипником, выполненных им в соавторстве с акад. С. А. Чаплыгиным и др. Глубокие исследования в области теории смазочного слоя, а также по ременным передачам выполнены почетным академиком Н. П. Петровым. В 1886 г. проф. П. К. Худяков заложил научные основы курса деталей машин. Ученик Н. А. Вышнеградского проф. В. Л. Кирпичев известен как автор графических методов исследований статики и кинематики механизмов. Он первым начал читать (в Петербургском технологическом институте) курс деталей машин как самостоятельную дисциплину и издал в 1898 г. первый учебник под тем же названием, В его популярной до сих пор книге Беседы о механике решены задачи равновесия сил, действующих в стержневых механизмах, динамики машин и др. Выдающийся советский ученый проф. Н. И. Мерцалов дал новые оригинальные решения задач кинематики и динамики механизмов. В 1914 г. он написал труд Динамика механизмов , который явился первым систематическим курсом в этой области. Н. И. Мерцалов первым начал исследовать пространственные механизмы. Акад. В. П. Горячкин провел фундаментальные исследования в области теории сельскохозяйственных машин. [c.7]

Петров В. В., Уланов Г. М. О состоянии и задачах изучения динамики нелинейных систем автоматического регулирования при помощи фазового пространства и о вопросахих динамической точности. Сессия АН СССР по научным проблемам автоматизации производства, 15—20 октября 1956 г. Основные проблемы автоматического регулирования и управления, т. II. Под ред. Б. И. Петрова. М., Изд-во АН СССР, 1957. [c.285]

Проблема автоматического регулирования. Крупные исследования по динамике регулирования, выполненные еще до войны, послужили надежной основой для решения главных задач тур-биностроения, особенно в области турбин с регулируемым отбором пара. Громадную роль сыграли линейная теория регулирования и теория устойчивости, послужившая базой для того, чтобы конструкторы заняли правильные принципиальные позиции. [c.22]

Первая часть посвящена аналитическому исследованию динамики в основном разнообразных регулируемых участков и в меньшей степени элементов аппаратуры автоматического регулирования. На большом количестве кониретных приме,ров автор убеди-теЛьБО демонстрирует возможность расчета динамических характеристик многих устройств, с которыми приходится сталкиваться в теплоэнергетике, причем во главу угла ставится вопрос не столько точности, сколько относительной простоты расчетов и доступности их для рядовых инженеров. Конечно, при решении достаточно сложных задач автор вынужден делать рад упрощающих предположений, правомерность которых le B ema строго обоснована. Тем не менее сама идея о необходимости и возможности хотя бы приближенной аналитической оценки динамических свойств промышленных объектов регулирования является, безусловно, правильной и прогрессивной. [c.3]

Ранее одним из стимулов для внедрения систем автоматического регулирования было требование уменьшения оболуживаюшего персонала. Сейчас в этом направлении трудно достичь существенной экономии, так как многие заводы обслуживаются небольшим количеством рабочих, задача которых — вмешиваться в работу агрегатов лишь в экстренных случаях. Кроме того, более критическое изучение схем регулирования на стадии их проектирования может уменьшить капиталовложения в аппаратуру контроля и регулирования, так как последние иногда составляют до 10% стоимости завода. Многие действующие заводы перегружены приборами. По существу же агрегаты регулируются лишь незначительным числом автоматических регуляторов при ручном регулировании остальных параметров. Анализ динамики позволяет установить, какие регуляторы действительно необходимы, и делает воз.можным сравнение предложенных схем автоматического регулирования. [c.14]

Развитие всех разделов современной техники указывает на все возрастающее значение механики. Изучение общих законов механического движения обогащает исследователей — инженеров и ученых—плодотворными могущественными методами, помогая раскрывать истинное содержание многообразных явлений природы и технической практики. Исследования, проведенные в последние годы в теории автоматического регулирования, теории гравитации, в задачах динамики полета управляемых ракет и космических кораблей, квантовой механике и теории относительности, неоспоримо выявляют более глубокое и широкое значение общих закономерностей механического движения для современного научно-технического прогресса. Несомненно, ошибаются те ученые, которые считают, что механика закончилась в своем развитии. Теоретическая механика является одной из наук о природе. Предмет исследования этой науки вечен и безграничен в своем объеме. Все исполнительные механизмы в орудиях труда и разнообразных машинах в подавляющем большинстве случаев создаются и действуют в строгом соответствии с законами механики. В этой науке есть подлинная романтика и математически строгий анализ, помогающие человечеству идти вперед к неслыханной производительности умственного и физического труда, преобразующего лицо нашей планеты. Межпланетные полеты пилотируемых космических кораблей будут реальностью в ближайшие 10—15 лет. Совершенствование орудий труда, проводимое на основе законов механики, позволяет уже в наши дни осуществлять изменения поверхности Земли, по масштабу не уступающие геологическим потрясениям. [c.5]

Для решения любой задачи, связанной с анализом динамики системы автоматического регулирования, необходимо прежде всего составить дифференциальные уравнения ее звеньев. Дифференциальное уравнение каждого звена составляется на основании того физического закбна, который определяет протекающий в данном звена процесс. [c.47]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...