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时间:2020-03-15
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1、自动调节原理的基本知识(一)2009-03-1611:36:19自动调节原理的基本知识 杨过出了一会神,再伸手去会第二柄剑,只提起数尺,呛□一声,竟然脱手掉下,在石上一碰,火花四溅,不禁吓了一跳。 原来那剑黑黝黝的毫无异状,却是沉重之极,三尺多长的一把剑,重量竟自不下七八十斤,比之战阵上最沉重的金刀大戟尤重数倍。杨过提起时如何想得到,出乎不意的手上一沉,便拿捏不住。于是再俯身会起,这次有了防备,会起七八十斤的重物自是不当一回事。看剑下的石刻时,见两行小字道: “重剑无锋,大巧不工。四十岁前恃之横行天下。” 过了良久,才放下重剑,去取第三柄剑,这一次又上了个当。他只道这剑定然
2、犹重前剑,因此提剑时力运左臂。那知拿在手□却轻飘飘的浑似无物,凝神一看,原来是柄木剑,年深日久,剑身剑柄均已腐朽,但见剑下的石刻道: “四十岁后,不滞于物,草木竹石均可为剑。自此精修,渐进于无剑胜有剑之境。” 金庸笔下的一代大侠杨过,为什么会发生连续两次发生拿剑失误呢?原因很简单,因为他没有学过自动调节系统啊!可见自动调节系统存在于生活的方方面面,何其平常,又何其重要!吹一下牛皮先。下面咱们就来说说自动调节系统,它到底是怎么回事,到底是谁先发现的,到底该怎么应用。自动调节系统说复杂其实也很简单。其实每个人从生下来以后,就逐渐地从感性上掌握了自动调节系统。比方说桌子上放个物体,样子像
3、块金属,巴掌大小。你心里会觉得这个物体比较重,就用较大力量去拿,可是这个东西其实是海绵做的,外观被加工成了金属的样子。手一下子“拿空了”,打住了鼻子。这是怎么回事?比例作用太强了。导致你的大脑发出指令,让你的手输出较大的力矩,导致“过调”。还是那个桌子,还放着一块相同样子的东西,这一次你会用较小的力量去拿。可是东西纹丝不动。怎么回事?原来这个东西确确实实是钢铁做的。刚才你调整小了比例作用,导致比例作用过弱。导致你的大脑发出指令,命令你的手输出较小的力矩,导致“欠调”。还是那个桌子,第三块东西样子跟前两块相同,这一次你一定会小心点了,开始力量比较小,感觉物体比较沉重了,再逐渐增加力量,最终顺
4、利拿起这个东西。为什么顺利了呢?因为这时候你不仅使用了比例作用,还使用了积分作用,根据你使用的力量和物体重量之间的偏差,逐渐增加手的输出力量,直到拿起物品以后,你增加力量的趋势才得以停止。这三个物品被拿起来的过程,就是一个很好的整定自动调节系统参数的过程。前面咱们说的杨过拿剑也是一个道理。当他去拿第二柄剑的时候,心里已经预设了比例带,可惜比例带有点大了,用的力量不够,所以没有拿起来。他第二次拿重剑,增强了比例作用,很容易就拿起来重剑。可是当他拿第三柄剑的时候,没有根据被调节对象的情况进行修改,比例作用还是很大,可是被调量已经很轻了,所以“力道”用过头了。1 自动调节系统的发展历程1-1 没
5、有控制理论的世界虽然说人——甚至连动物都是——从生下来就在掌握自动调节系统,并且在儿童时期就是一个自动调节系统的高手,可以应付很复杂的自动调节系统了,那么我们国家5000年的文明,就没有发展出一条自动调节理论么?很遗憾地告诉您,没有。自动调节系统的理论,是针对工业过程的控制理论。以前我们国家没有一个完整的工业结构,所以几乎不可能发展出一条自动调节理论的。即使是工业化很早了的欧美,真正完整的自动控制理论的确立,也是很晚时期的事情了。咱先把理论的事情放到一边,先说说是谁先弄出一套真正的自动调节系统产品的吧。 咱大家都知道蒸汽机是瓦特发明的。可是实际上在此之前还有人在钻研蒸汽推动技术。不嫌累赘的
6、话,咱罗列一下研究蒸汽推动的历史。没有兴趣的可以隔过不看。1606年,意大利人波尔塔(公元1538—1615年)在他撰写的《灵学三问》中,论述了如何利用蒸汽产生压力,使水槽中的液位升高。还阐述了如何利用水蒸汽的凝结产生吸力,使液位下降。在此之后,1615年,法国斯科,1629年,意大利布兰卡,1654年,德国发明家盖里克,1680年,荷兰物理学家惠更斯,法国物理学家帕潘,随后的英国军事工程师托玛斯·沙弗瑞都先后进行了研究。这些研究仅仅是初步探索阶段,还用不到自动调节。1712年英国人托玛斯·纽考门(公元1663~1729年)发明了可以连续工作的实用蒸汽机。可是为什么我们都说蒸汽机是瓦特发明
7、的,不说是纽考门发明的呢?因为他的蒸汽机没有转速控制系统,转速不能控制的话,后果可想而知。纽考门的蒸汽机因为无法控制,最终不能应用。瓦特因为有了转速控制系统,蒸汽机转速可以稳定安全的被控制在合理范围内,瓦特的名字就被写到了教科书上。那么瓦特是怎么实现转速控制的呢?上图就是瓦特的转速控制的模型。蒸汽机的输出轴通过几个传动部分,最终连接着两个小球,连接小球的棍子的另一端固定。蒸汽机转动的时候,传动部分带动两个小球旋转,小球因
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