Odstředivý regulátor
První řídící, spíše ještě regulační prvky na mechanickém principu byly používány již v polovině 18 století. V roce 1745 si nechal Edmund Lee
patentovat mechanický odstředivý regulátor pro řízení úhlu náběhu lopatek větrného kola čímž dosáhl (přibližně) konstantní rychlosti otáčení
kola. Vlastní řízení, ač na mechanickém principu, využívalo otáčky kola jako skutečné hodnoty, odstředivý regulátor pro vytvoření regulační odchylky, zpětné
vazby a akční veličiny pro korekci nastavení úhlu náběhu lopatek. Dalším příkladem je automatický mlýn z roku 1785, který zkonstruoval Oliver Evans,
kdy pomocí regulátoru byla nastavována mezera mezi mlýnskými kameny, z hlediska pokroku se principielně jednalo o první automatizovaný výrobní proces.
Patrně nejznámější využití odstředivého regulátoru realizoval James Watt v roce 1788, kdy jej aplikoval pro řízení rychlosti parního stroje.
Mechanický odstředivý regulátor (jak je uvedeno v jeho názvu) využíval odstředivou sílu vznikající při rotaci tělesa (závaží), která závaží
oddalovala od osy otáčení. Proti této síle působila zemská gravitace, která naopak závaží vracela do klidové polohy. Princi byl tedy v tom, že se poloha závaží
ustálila v poloze, kdy byla odstředivá síla v rovnováze se silou vyvozenou zemskou gravitací. K mechanismu, na které byla závaží upevněna, bylo připojeno táhlo,
které ovládalo šoupě přívodu páry do stroje a tím se regulovala rychlost. Při nulové nebo nízké rychlosti byla závaží dole a šoupě bylo otevřeno. Se vzrůstající
rychlostí vzrůstala i odstředivá síla a závaží se zvedala do horní polohy, tím se ale přivíralo šoupě a omezoval se přívod páry. Nastavení požadované
rychlosti bylo možno změnit polohou závaží nebo jejich hmotností na ramenech regulátoru nebo změnou délky táhla ovládající šoupě přívodu páry.
Regulátor reagoval na změnu rychlosti, při poklesu rychlosti přidal více páry a naopak. Změna rychlosti mohla být vyvolána větším zatížením nebo odlehčením
na hřídeli. Druhotně regulátor kompenzoval i výkyvy při tvorbě páry v kotli vlivem teplotních poměrů v topeništi; pokud se vyvíjelo více páry, vzrostly otáčky
a regulátor přivřel přívod páry a naopak. I přes nesporný pokrok v oblasti stabilizace otáček, trpěl regulátor oscilací, tedy kmitáním v okolí požadované
rychlosti způsobené setrvačností pohybu závaží při jejich poklesu nebo zdvihu a hlavně objemovou a tlakovou nelinearitou vznikající při průtoku páry přes šoupě.
Regulátor tedy nebyl příliš vhodný pro stroje s požadavkem na přesné udržování rychlosti. Postupným zdokonalováním a úpravami šoupěte a rozvodů páry se
podařilo dosáhnout konstrukce stroje tak, aby vyhovoval většině požadavků průmyslového použití koncem 19 století.
I když regulátor pracoval pouze na mechanickém principu a některé vlastnosti stroje byly ověřovány spíše experimentálně (18 století), předstihl svou dobu, dříve,
než věda prozkoumala oblast termodynamik a vznikla teorie řízení. Regulátoru nebyla věnována ani příliš velká pozornost ve vědeckých kruzích až do doby, než
James Clerk Maxwell publikoval článek na toto téma a položil tak základy pro vznik vědecké oblasti teorie řízení.
|
|
Reference:
Odstředivý regulátor
- Bennett, S. (1979). A History of Control Engineering 1800-1930. London: Peter Peregrinus Ltd. pp. 47, 266. ISBN 0-86341-047-2
- Bennett, S. (1993). A History of Control Engineering 1930-1955. London: Peter Peregrinus Ltd. On behalf of the Institution of Electrical Engineers. ISBN 0-86341-280-7
- Hills, Richard L (1996), Power From the Wind, Cambridge University Press.
- LMaxwell, James Clerk (1868). "On Governors". Proceedings of the Royal Society of London 16.
- Wallace, Alfred Russel. "On the Tendency of Varieties to Depart Indefinitely From the Original Type".
|
