Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Mr*
О*- 1 Г^дТ Электрическое ЦиЦУ напряжение
Электрическое
напряжение
<л\г-^
Рис. 1.1. Примеры устройств, позволяющих управлять энергией внешнего источника (обозначен кружком со стрелкой) посредством слабого воздействия (обозначено тонкой стрелкой) и получать выходной эффект значительной мощности (обозначен жирной стрелкой).
/ — кран, 2 — золотник, Я —курковый механизм огнестрельного оружия» 4 — реле» 5 — выключатель, 6 — усилитель на вакуумной электронной лампе, 7 — усилитель на полупроводниковом триоде, 8 — диэлектрический усилитель. 9 — магнитный усилитель.
ление было бы невозможно. Любое управляющее устройство имеет в своем составе «клапан», который открывает или закрывает путь большому количеству энергии и который требует для своего «срабатывания» сравнительно малого усилия. Такого рода «клапанами» являются электронные лампы, реле, контакторы, выключатели, дроссельные заслонки двигателей внутреннего сгорания, золотники паровой машины, водопроводные краны и т. д. Все устройства подобного рода можно рассматривать как усилители, которые получают на «вход» слабое воздействие и дают на «выходе» соответствующее действие большой силы, для которого энергия черпается из постороннего источника. Усилие, которое прикладывается к рукояткам управления паровой машины локомотива, соизмеримо с силой мышц человека, и человек, стоящий у машины, движением своих рук управляет энергией, во много раз превышающей его собственные энергетические ресурсы.
Первоначально, на заре энергетики, только человек-машинист стоял у рукояток управления машиной. В «атмосферической машине» Ньюкомена даже управление золотником для впуска пара в цилиндр при каждом ходе поршня осуществлялось машинистом, и скорость хода машины зависела, таким образом, от его расторопности. По преданию, мальчик-машинист Гемфри Поттер заставил машину самое дергать ручку золотника в нужный момент, привязав ручку веревочкой к шатуну машины. Это было одним из первых применений обратной связи в машине, которое сохранилось в принципе до наших дней и которое будет, вероятно, существовать еще долго. Изобретательный и ленивый мальчик передал свои обязанности по регулированию впуска пара самой машине, причем он разгрузил этим не только свои руки, но—что принципиально гораздо важнее— и свое внимание.
Регулятор Джемса Уатта, часто приводимый как классический пример автомата регулирования, относится к тому же классу устройств, заменяющих деятельность человека при выполнении им одной операции. В данном случае эта операция заключается в поддержании скорости хода машины постоянной посредством регулировки подачи пара при изменениях нагрузки. Регулятор отводит небольшую часть энергии машины и направляет ее на приведение в действие регулирующего клапана—заслонки. Этого небольшого количества энергии достаточно для управления машиной потому, что заслонка, подобно другим устрой-
13
ствам «клапанного» типа, обладает свойством «усиления». Энергия, отводимая для регулирования, несет «сведения» об изменениях хода машины. Эти сведения регулятор использует для того, чтобы воздействием на заслонку регулировать ход. В сущности то же делал и человек, передавший свои функции регулятору.
И сейчас еще человек продолжает управлять машиной непосредственно, находясь в будке крановщика или экскаваторщика, сидя за рулем автомашины или трактора, держа в руках штурвал корабля или ручку контроллера электропоезда. Однако со времен Уатта и Ньюкомена машины настолько «поумнели», что некоторые из них могут
Рис. 1.2. Центробежный регулятор.
Паровая машина 1 работает на нагрузку 2, одновременно вращая регулятор Вместе с валом S вращаются грузы 4 и обойма 5. Еслн нагруака на валу м&шнны уменьшится, вал начнет вращаться быстрее, грузы под действием центробежной силы разойдутся в стороны н поднимут обойму. Скользящий в пазу обоймы конец рычага 6 также поднимется. Другой конец рычага опустится и опустит заслонку 7, перекрывая трубу 8 н уменьшая доступ пара в машину. В результате работы регулятора машина лишь немного увеличит обороты, несмотря на уменьшение нагрузки.
обходиться вовсе без помощи человека. Человек же в тех случаях, когда он присутствует, выполняет лишь операции, которые почему-либо еще не автоматизированы. Машина «сама» принимает меры предупреждения против вредных последствий невнимательности и ошибок человека.
Решающую роль в развитии техники автоматического управления энергетическими устройствами сыграло появле-
14
ние электроники—техники применения приборов, использующих свойства электронных и ионных токов в вакууме и полупроводниках, а также достижения техники связи. Создание быстродействующих, надежных в эксплуатации усилителей и реле создало огромные возможности для автоматического управления и управления на расстоянии.
Когда мы набираем с помощью диска номер телефона, мы получаем соединение с нужным абонентом—одним из нескольких десятков или сотен тысяч, причем ни один человек не участвует непосредственно в осуществлении соединения. Вращение наборного диска под нашими пальцами быстро и надежно управляет работающими телефонными искателями на АТС, расположенной за несколько километров от нашей квартиры.
