Автоматический регулятор Ползунова (стр. 1 из 3)

Министерство образования и науки Российской Федерации

···ИНСТИТУТ···

РЕФЕРАТ

«АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ПОЛЗУНОВА»

Оренбург 2010

Оглавление

Введение

1. История развития автоматического регулирования

2. Биография И.И. Ползунова

3. Автоматический регулятор Ползунов

Заключение

Использованные материалы

Введение

Механизацией в промышленном производстве обычно называют применение машин и специальных устройств или приспособлений, заменяющих физический труд человека. На ТЭС в этих целях используются передвижные подъемные краны и экскаваторы (разгрузка и перегрузка твердого топлива), механические и гидравлические транспортеры сыпучих материалов (угля и золы), электроприводы запорных и регулирующих органов (клапанов, задвижек), электроприводы вспомогательных механизмов (тягодутьевых машин, насосов, углеразмольных мельниц и др.). Человек в механизированном производстве призван непрерывно управлять машинами, механизмами и установками (включать или отключать их в требуемом порядке) и наблюдать за их действием.

Под управлением в технических системах понимается функция (работа, исполнение командных сигналов), обеспечивающая поддержание заданных режимов эксплуатации технологического оборудования и достижение поставленных целей.

Автоматизацией механизированного производства называют применение технических средств (от простейших измерительных приборов и регуляторов до современных электронных вычислительных машин) и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах выработки, преобразования и передачи энергии (материалов, информации).

Примером простейшего автоматического регулятора служит первый регулятор промышленного назначения регулятор уровня воды в барабане парового котла, разработанный и внедренный известным русским теплотехником И.И. Ползуновым еще в XVIII веке (1765 г.).

1. История развития автоматического регулирования

Даты изобретения первых регулирующих устройств, так же как и имена их изобретателей, не установлены. Например, поплавковый регулятор уровня водяных часов, основанный на принципе регулирования по отклонению, был известен арабам ещё в начале н. э. На мукомольных мельницах в средние века применялись центробежные маятники для регулирования частоты вращения жерновов. Однако первыми регуляторами, получившими широкое практическое применение в промышленности, стали регулятор питания котла паровой машины И.И. Ползунова (1765) и центробежный регулятор частоты вращения паровой машины Дж. Уатта (1784).

Первые регуляторы осуществляли прямое регулирование, при котором измерительный орган непосредственно воздействовал на регулирующий орган. Такое автоматическоерегулированиебыло возможно только на машинах малой мощности, где для перемещения регулирующих органов (рычага, колеса) не требовалось больших затрат энергии. В 1873 французский инженер Ж. Фарко впервые осуществил непрямое автоматическоерегулирование, введя в цепь регулирования усилитель — гидравлический сервомотор с жёсткой обратной связью. Это дало возможность не только повысить мощность воздействия регулятора, но и получить более гибкие алгоритмы регулирования. В 1884 появился регулятор непрямого действия с дополнительной релейной обратной связью, действовавшей до тех пор, пока отклонение было отлично от нуля. Затем релейная связь была заменена непрерывной дифференциальной связью, получившей название изодромной.

Со 2-й половины 19 в. автоматическоерегулирование применяется в самых различных технических устройствах — паровых котлах, компрессорных установках, электрических машинах и др. К этому же периоду относится и становление науки об автоматическомрегулировании В статье Дж. К. Максвелла «О регулировании» (1868) впервые рассмотрена математическая задача об устойчивости линейной CAP. Трудом И.А. Вышнеградского «О регуляторах прямого действия» (1877) заложена основа теории АР как новой научно-технической дисциплины. Дальнейшее её развитие и систематическое изложение дано А. Стодолой, Я.И. Грдиной и Н.Е. Жуковским.

Новый этап в развитии автоматическогорегулирования наступил с применением в регуляторах электронных элементов, в частности вычислительных устройств, что существенно расширило возможность усовершенствования алгоритмов регулирования введением воздействий по высшим производным, интегралам и более сложным функциям. Преимущества электронных регуляторов особенно проявились в самонастраивающихся системах, первыми из которых были экстремальные регуляторы: регулятор топки парового котла (1926), электрический регулятор КПД (1940), авиационные регуляторы (1944). Однако подобные регуляторы применяют лишь в простейших случаях, например для поддержания экстремума функции одной переменной. В более сложных САР целесообразно разделить систему регулирования на две части: вычислительное устройство, определяющее оптимальную настройку регулятора, и собственно регулятор. В сложных системах управления автоматическоерегулирование используется лишь на низшей ступени иерархического управления — регуляторы воздействуют непосредственно на управляемый объект, являясь исполнителями команд ЭВМ (или операторов), находящихся на более высоких ступенях управления.

Иван Иванович Ползунов

2. Биография И.И. Ползунова

Иван Иванович Ползунов (14 марта 1728 г., Екатеринбург — 27 мая 1766 г., Барнаул) — русский изобретатель, создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя.

Ползунов родился в семье солдата, выходца из крестьян г. Туринска. После окончания в 1742 году Горнозаводской школы в Екатеринбурге был «механическим учеником» у главного механика уральских заводов Н. Бахарева. К тому времени он отучился 6 лет в словесной, а затем в арифметической школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, что по тем временам было совсем немало. В Барнауле молодой Ползунов получил должность гиттеншрейбера, то есть плавильного писаря. Работа эта не только техническая, так как юноша узнавал, сколько и какой руды, угля, флюсов нужно для плавки в той или иной печи, знакомится, хотя и теоретически с режимом плавки. Одарённость молодого гиттеншрейбера была столь очевидна, что привлекала внимание заводского начальства.

В библиотеке Барнаульского завода он знакомится с трудами М.В. Ломоносова, а также изучает устройство паровых машин.

Менее чем через 3 года после переезда в Барнаул, 11 апреля 1750 года, по представлению одного из руководителей заводов и крупнейшего знатока горнозаводского дела, Самюэля Христиани, Ползунов был произведён в младший шихтмейстерский чин с увеличением оклада до 36 руб. в год. Одновременно с новым производством было постановлено, чтобы Христиани обучил Ползунова настолько, чтобы Ползунов «…мог быть достоин к производству в обер-офицерский ранг». Постановление объявляло Ползунову «… что ежели он упомянутые науки познает и в том числе искустен усмотрится, то имеет быть определён ему старший унтершихтмейстрерский оклад, и сверх того повышением чина оставлен не будет». Это решение, предоставлявшее Ползунову возможность осуществить его стремление к учению, не было реализовано. Христиани, занятый управлением заводами, возложенным на него после смерти Андреаса Беэра в мае 1751 г., стремился использовать Ползунова как надёжного и добросовестного работника на разнообразных хозяйственных работах. Нехватка людей, особенно специалистов, была бичом Колывано-Воскресенских заводов. Многие работники умирали из-за плохого питания (хлеб доставлялся с перебоями за сотни вёрст), бытовой неустроенности, отсутствия медицинской помощи.

26 июня 1750 г. младший унтершихтмейстер Иван Ползунов получил задание проверить, правильно ли выбрано место для пристани на реке Чарыше, выше деревни Тугозвонной (ныне Чарышского района), а также измерить и описать дорогу до Змеиногорского рудника. К тому времени там скопились огромные кучи руды, которую не успевали вывозить. Ползунов осмотрел место для пристани, а затем прошёл с мерной цепью до самого рудника. Он намерил 85 вёрст 400 сажен, всю трассу обозначил кольями, наметил даже «зимовья» — удобные места для ночёвки обозов с рудой. Длина будущей дороги оказалась в 2 раза короче действующей рудовозной.

По результатам поездки он «учинил» чертёж с подробным описанием, показав себя ещё и прекрасным чертёжником (этот чертёж до сих пор хранится в государственном архиве Алтайского края). На завод Ползунов вернулся в июле, а в августе вновь был послан на Красноярскую пристань, где на сей раз пробыл целый год. Осенью он строил рудный сарай, караульную избу для солдат охраны, зимой принял от крестьян-возчиков пять тыс. пудов руды, а весной организовал её отправку по Чарышу и Оби на Барнаульский завод; в гиттенштейбургскую он вернулся лишь осенью.

21 сентября 1751 г. Ползунов вместе со своим напарником вновь подали совместное прошение в Канцелярию с просьбой и напоминанием об обещании обучать их горным наукам. Но лишь в ноябре 1753 г. Христиани выполняет, наконец, его просьбу. Он определяет Ползунова смотрителем за работой плавильщиков на целых полгода, а затем на Змеиногорский рудник. Это и было учёбой. Приходилось учиться у плавильной печи, в руднике, перенимая опыт и знания у практиков, ведь ни вузов, ни техникумов, ни даже школ на Алтае в ту пору не было, как не было технической литературы на русском языке. Кроме изучения различных горных работ Ползунов именно здесь впервые проявил себя как изобретатель. Он принял участие в постройке близ плотины новой лесопилки. Пильная мельница была первым заводским сооружением, возведённым под руководством И.И. Ползунова.