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没有控制理论的世界

chyw_927  发表于 2009/8/23 11:45:27      829 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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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。这个问题在本章的附文中,咱们会专门探讨。

    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,小球因为离心力的原因张开,小球连杆带动装置控制放汽阀。如果转速过快,小球张开就大,放汽阀就开大,进汽减少,转速就降低。
可以看出,这是个正作用调节系统。虽然没有任何电子元器件,可是它确确实实就是一个自动调节系统。虽然咱没有资料表明它如何调节参数,可是咱可以想象影响调节参数的因素:小球的位置。小球越靠近连杆根部,抑制离心力的力量就越小,比例作用越大。

    瓦特发明了蒸汽机,瓦特又发明了转速控制系统?我总是怀疑,这不应该是一个人的功劳。一个人的能力再大,也不可能搞了这个又搞那个。很可能是一批人共同的成果,或者说,瓦特发明了主要的蒸汽机,其它的东西都寄到瓦特的名下了。不过史书里没有说,咱就权且都当成瓦特一个人的发明吧。

    从瓦特之后,工业革命的大门就打开了。我们记住了瓦特,一部分原因就是:他有了可靠的自动调节系统。否则,他的蒸汽机就没有办法控制,要么转速过低,要么转所过高造成危险事故。
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