Człony układów regulacji

Szczegóły: Autor: Grzegorz Makarewicz; Kategoria: Books; Opublikowano: 28 grudzień 2021; Odsłon: 2957

John E. Gibson, Franz B. Tuteur
Człony układów regulacji
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, wydanie 1, 1961
Dane oryginału: Control System Components, McGraw-Hill Book Co. Inc. 1958

PRZEDMOWA

Chociaż w ostatnich latach pojawiło się wiele książek z teorii serwomechanizmów, to jednak większość z nich nie zajmuje się w szerszym zakresie częściami składowymi układów, choć jest to potrzebne do uzupełnienia teorii. Pisane o nich książki zawierały początkowo głównie jakościowe opisy gotowych urządzeń. Zdaniem autorów niniejszej pracy istnieje potrzeba bardziej ilościowego ujęcia zagadnienia członów układów, toteż książka ta próbuje zaspokoić tę potrzebę.

Podejmując tę próbę, nie można było, oczywiście, obejść się bez kompromisów. Liczba członów używanych w układach regulacji samoczynnej jest tak duża, że nawet krótki opis każdego z nich doprowadziłby łatwo do zapełnienia wielu tomów. Z drugiej strony opis i analiza ich z uwzględnieniem tak wielu szczegółów możliwe byłoby tylko w odniesieniu do niewielkiej liczby członów, toteż jeśliby objętość książki miała być utrzymana w rozsądnych granicach, doprowadziłoby to do pominięcia wielu powszechnie używanych elementów. Staraliśmy się w tym względzie iść drogą pośrednią przedstawiając dosyć szczegółową, choć nie wyczerpującą analizę pewnej liczby, naszym zdaniem, typowych członów. Następnie, w celu bardziej kompletnego omówienia tego zagadnienia, dodaliśmy również krótkie opisy innych urządzeń. Urządzenia te są w większości podobne do członów typowych omówionych szczegółowo. Decyzja, co rozważać szczegółowo, co krótko, a co w ogóle pominąć, musiała być, oczywiście, nieco dowolna. Ogólnie biorąc, staraliśmy się wykluczyć omawianie urządzeń zwyczajnych, używanych w sposób normalny w układach regulacyjnych. Rozpatrzyliśmy natomiast jak najbardziej szczegółowo urządzenia, które powinny, jak nam się wydaje, szczególnie interesować inżyniera zajmującego się układami regulacji.

Naszym celem było raczej przedstawienie zasad budowy i metod analizy niż omawianie poszczególnych typów handlowych odpowiednich urządzeń. Nie załączyliśmy także danych katalogowych, które można znaleźć w wydawnictwach typu poradników czy kalendarzy. W wielu przypadkach analiza matematyczna nie jest pełna. Żywimy nadzieję jednak, że przedstawione podstawy rozważań są wystarczające do tego, by czytelnik potrafił sam, bez specjalnych trudności, analizę tę uzupełnić. Wskazówki dla tych uzupełnień znajdują się zwykle w zadaniach umieszczonych na końcu każdego rozdziału.

Zakłada się, że czytelnik tej książki posiada znajomość podstaw teorii regulacji lub że ją równolegle nabywa. W szczególności przyjmuje się, że czytelnik zapoznał się z podstawami przekształcenia Laplace'a i że znane mu są pojęcia przepustowości i impedancji zespolonej. W rozdziale 1 umieszczono krótki przegląd tych pojęć (głównie w celu wprowadzenia naszych oznaczeń, które nieco odbiegają od powszechnie przyjętych) i założono, że wszystkie one są znane czytelnikowi pozostałych rozdziałów. Istotną sprawą jest także posiadanie pewnego zasobu wiadomości z podstaw elektrotechniki. W odniesieniu do większości tematów omawianych w tej książce powinien wystarczyć zasób wiadomości, jaki nabywają na kursie elektrotechniki studenci - nieelektrycy. Jednakże, choć jest to może niedogodne dla nieelektryków, wiele członów układów regulacyjnych są to człony elektryczne. Mimo że autorzy starali się usilnie utrzymywać punkt widzenia inżynierów nieelektryków mających do czynienia z układami regulacyjnymi, to obciąża ich jednak niekorzystnie okoliczność, że są sami inżynierami elektrykami. Dlatego też jest jasne, że im lepsza jest znajomość elektrotechniki, tym lepiej. Odnosi się to szczególnie do rozdziału 2, opracowanego przy założeniu, że czytelnik zna ogólną teorią lamp elektronowych.

Ogólnie rzecz biorąc, rozdziały stanowią zamknięte całości i mogą być studiowane w dowolnej kolejności, jakkolwiek, oczywiście, autorzy przekładają kolejność przyjętą w książce. Jeżeli kolejność miałaby ulec zmianie, to zaleca się przeczytanie najpierw pierwszych 12 ustępów rozdziału 1 lub przynajmniej ustępów od 1.10 do 1.12, ponieważ zawierają one przegląd podstawowych wiadomości o przekształceniu Laplace'a i odnoszącą się do niego terminologię używaną w całej tej książce.

Autorzy dążyli do omówienia każdego z głównych tematów, pamiętając o czytelniku niespecjaliście. Dlatego pewną liczbę rozdziałów rozpoczyna się od wiadomości, które specjaliście wydadzą się elementarnymi, a następnie przechodzi się do rozważań na wyższym poziomie. Ogólnie biorąc, ustępy o charakterze wprowadzającym, zawierają wiadomości podstawowe, są możliwie jak najkrótsze i nie pretendują do wyczerpania tematu. Zamiast tego podano jedynie szczegóły, niezbędne do pracy codziennej. W większości przypadków głównym celem rozważań jest wyprowadzenie równania przepustowości członu. Jeśli chodzi o człony opisane nieliniowymi równaniami różniczkowymi, to przedstawiono tu metodę linearyzacji i przedyskutowano założenia, jakie zwykle się czyni w celu uzyskania aproksymacji liniowej.

Znaczna część materiału niektórych rozdziałów książki była wykładana, przez wiele lat na kursie magisterskim Uniwersytetu /yale, poświęconym członom układów regulacyjnych. Większą część materiału pozostałego wykładano także na kursach inżynierskich i kursach specjalnych urządzanych w przemyśle dla inżynierów mechaników i elektryków.

SPIS TREŚCI

Od tłumacza (7)
Przedmowa (10)

Obwody elektryczne układów regulacji (13)
1. Wstęp (13)
2. Oporniki (13)
3. Oporniki nastawne (15)
4. Precyzyjny opornik nastawny (15)
5. Właściwości mechaniczne precyzyjnych oporników nastawnych (17)
6. Nieliniowe precyzyjne oporniki nastawne (18)
7. Współczynnik temperaturowy rezystancji (20)
8. Kondensatory (21)
9. Cewki indukcyjne (22)
10. Analiza obwodów prostych (24)
11. Przejście od przepustowości do charakterystyki częstotliwościowej (25)
12. Przedstawienie charakterystyki częstotliwościowej za pomocą asymptot (26)
13. Obwody RC powszechnie stosowane (29)
14. Wstęp do syntezy obwodów RC (30)
15. Własności obwodów RC (31)
16. Własności dwójników RC (32)
17. Przepustowości realizowane przy użyciu czwórników RC (33)
18. Czwórnik typu L (35)
19. Połączenie kaskadowe czwórników typu L (37)
20. Przybliżona synteza obwodu drabinkowego (39)
21. Przybliżona synteza czwórników typu L (39)
22. Ścisła metoda syntezy czwórników typu L w przypadku prostych przepustowości (47)
23. Ścisła synteza czwórników typu L. Metoda ogólna (49)
24. Ścisła metoda syntezy impedancji wejściowej RC (51)
25. Przykład liczbowy (53)
26. Czwórniki typu T z mostkiem i typu T podwójne (58)
27. Użycie wzmacniaczy łącznie z obwodami RC (66)
28. Niezawodność (69)
Wzmacniacze prądu stałego (75)
1. Wstęp (75)
2. Pełzanie zera we wzmacniaczach prądu stałego (76)
3. Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na pełzanie zera (76)
4. Analiza prostych obwodów z triodą (78)
5. Wtórnik katodowy (80)
6. Impedancja wejściowa wtórnika katodowego (82)
7. Pełzanie zera wywołane zmianami w elementach (83)
8. Wtórnik katodowy z anodowym opornikiem obciążającym (83)
9. Schemat zastępczy wtórnika katodowego (83)
10. Wzmacniacz z triodą i polaryzacją katodową (84)
11. Wzmacniacz różnicowy (87)
12. Układ Millera (89)
13. Odwracacze fazy (93)
14. Wtórnik katodowy jako odwracacz fazy (93)
15. Odwracacz fazy zrównoważony, czyli równofazowy (94)
16. Odwracacze fazy o sprzężeniu katodowym (95)
17. Międzystopniowe obwody sprzęgające (97)
18. Tranzystorowy wzmacniacz prądu stałego (101)
19. Analiza prostych obwodów z tranzystorami (102)
20. Układy jednostopniowe (1070
21. Pełzanie zera we wzmacniaczach tranzystorowych (111)
22. Wzmacniacze wielostopniowe (113)
23. Wzmacniacz prądu stałego stabilizowany za pomocą wibratora (114)
24. Uwagi o projektowaniu (121)
25. Wzmacniacz z triodą i oporowym sprzężeniem międzystopniowym (121)
26. Projektowanie wzmacniaczy z triodą i międzystopniowym sprzężeniem przez neonówkę (124)
27. Projektowanie obwodów wtórnika katodowego (126)
28. Projektowanie wzmacniaczy różnicowych (127)
Wzmacniacze mocy (133)
1. Wstęp (133)
2. Wzmacniacz mocy prądu przemiennego (133)
3. Wzmacniacze mocy prądu stałego (142)
4. Wzmacniacze tyratronowe (145)
5. Sterowanie kąta zapłonu (146)
6. Wzmacniacz tyratronowy z obciążeniem indukcyjnym (148)
7. Pełnookresowy wzmacniacz tyratronowy z obciążeniem indukcyjnym (155)
8. Przepustowość wzmacniacza tyratronowego (157)
9. Wzmacniacz tyratronowy obciążony silnikiem prądu stałego (158)
10. Wpływ indukcyjności twornika (162)
11. Silnik prądu stałego w układzie pełnookresowym (164)
12. Układy tyratronowe do pracy nawrotnej (164)
13. Inne zastosowania tyratronu (168)
14. Wzmacniacze przekaźnikowe (170)
15. Stabilność wzmacniacza przekaźnikowego (172)
16. Charakterystyki statyczne wzmacniacza przekaźnikowego (174)
17. Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza przekaźnikowego (177)
18. Wzmacniacze magnetyczne. wstęp (180)
19. Praca wzmacniacza magnetycznego w układzie szeregowym (181)
20. Stała czasowa wzmacniacza w układzie szeregowym (186)
21. Dławiki w układzie równoległym (189)
22. Wzmacniacze magnetyczne ze sprzężeniem zwrotnym (192)
23. Samonasycalny wzmacniacz magnetyczny (195)
24. Wzmacniacz magnetyczny Rameya (197)
Maszyny prądu stałego (202)
1. Wstęp (202)
2. Napięcie wzbudzane w zwykłej prądnicy prądu stałego (203)
3. Skutki histerezy i prądów wirowych (207)
4. Czynniki wpływające na napięcie zaciskowe obciążonej prądnicy (209)
5. Współczynnik dobroci (214)
6. Rototrol (215)
7. Analiza rototrola (216)
8. Prądnice wiodące z kilkoma uzwojeniami sterującymi (220)
9. Regulex (221)
10. Amplidyna (222)
11. Analiza amplidyny (224)
12. Schemat zastępczy amplidyny (229)
13. Niedokładności w analizie amplidyny (230)
14. Porównanie różnych typów prądnic (231)
15. Silniki prądu stałego o wzbudzeniu obcym (232)
16. Związek między przepustowością a charakterystykami mechanicznymi (234)
17. Schemat zastępczy silnika prądu stałego (237)
18. Nieścisłości w analizie silnika (237)
19. Inne typy silników prądu stałego (238)
20. Silnik sterowany wzbudzeniem (241)
Selsyny i przyrządy pokrewne (245)
1. Dokładność i precyzyjność (245)
2. Zasada działania selsynów (247)
3. Uchyby statyczne i napięcia szczątkowe (250)
4. Uchyby szybkościowe (255)
5. Układy dwutorowe (260)
6. Nadajnik różnicowy (267)
7. Selsyny - odbiorniki (powtarzacze) (269)
8. Przetworniki o zmiennym oporze magnetycznym (270)
9. Microsyn (273)
Demodulatory i modulatory (275)
1. Pojęcia podstawowe (275)
2. Analiza dyskryminatora półokresowego (277)
3. Pełnookresowe układy dyskryminatorów (281)
4. Inne układy dyskryminatorów triodowych (286)
5. Dyskryminatory diodowe (288)
6. Demodulatory elektromechaniczne (293)
7. Dyskryminator utrwalający (294)
8. Modulatory (299)
9. Pełzanie zera w modulatorach (302)
Silniki prądu przemiennego (304)
1. Wstęp (304)
2. Szczegóły konstrukcyjne (305)
3. Zasada działania (308)
4. Teoria działania silników dwufazowych (312)
5. Przybliżona przepustowość silnika dwufazowego (317)
6. Współczynniki dobroci silników dwufazowych (320)
7. Charakterystyka silnika przy uwzględnieniu impedancji źródła napięcia sterującego (321)
8. Niesymetryczne uzwojenia stojana (324)
9. Praca jednofazowa silnika indukcyjnego (325)
10. Silnik indukcyjny jako prądnica tachometryczna (327)
11. Inne serwomotory prądu przemiennego. Silnik indukcyjny z biegunem ekranowanym (330)
Układy mechaniczne i przekładnie zębate (335)
1. Wstęp (335)
2. Sprężyny, masy i tłumiki tłokowe (335)
3. Korektory mechaniczne (342)
4. Obwody elektromechaniczne układów nadążnych o fali nośnej (343)
5. Tłumik typu Lancaster (344)
6. Przekładnie zębate (346)
7. Przekładnie złożone o najmniejszym momencie bezwładności (351)
8. Przekładnie przy przenoszeniu mocy (358)
9. Luz międzyzębny (359)
10. Urządzenie napędowe śrubowo-kulkowe (364)
Człony mechaniczne (366)
1. Wstęp (366)
2. Przekładnie różnicowe (366)
3. Przegub uniwersalny (370)
4. Czujnik tensometryczny (372)
5. Tachometr odśrodkowy (374)
6. Giroskop. Wstęp (376)
7. Giroskop. Precesja (377)\
8. Giroskop. Równania ruchu (380)
9. Giroskopy stosowane w praktyce (384)
10. Zastosowania giroskopu (386)
11. Zastosowanie giroskopów w nawigacji bezwładnościowej (389)
Układy hydrauliczne sterowane pompami o zmiennej wydajności (398)
1. Wstęp (398)
2. Podstawowe rodzaje hydraulicznych układów regulacyjnych (399)
3. Hydrauliczny układ regulacyjny z pompą o regulowanej wydajności (400)
4. Analiza układu z pompą o regulowanej wydajności (402)
5. Przepustowość układu z pompą o regulowanej wydajności (405)
6. Inne typy pomp i silników (4060
7. Pompy tłokowe (407)
8. Pompy łopatkowe (408)
9. Pompy zębate (409)
10. Pompa kulowa (412)
11. Hydrauliczne linie przesyłowe (412)
Układy hydrauliczne sterowane zaworami (422)
1. Wstęp (422)
2. Zawory sterujące suwakowo-tłoczkowe (424)
3. Praca impulsowa zaworów hydraulicznych (426)
4. Zależności między natężeniem przepływu a ciśnieniem w zwężkach i zaworach (429)
5. Osiowe siły reakcji hydraulicznej w zaworach suwakowo-tłoczkowych (435)
6. Hydrauliczne siły promieniowe w zaworach suwakowo-tłoczkowych (440)
7. Analiza graficzna zaworów sterujących (443)
8. Linearyzacja problemu metodą małego parametru (451)
9. Zawory z przesłoną (456)
10. Zawory dyszowe (459)
11. Zawory suwakowe płaskie (459)
12. Zawory dwustopniowe (461)
13. Regulatory ciśnienia (468)
14. Wybór ciśnienia roboczego w układach hydraulicznych (470)
Układy pneumatyczne (475)
1. Wstęp (475)
2. Przepływ pneumatyczny (477)
3. Przepływ pneumatyczny przez zwężkę (478)
4. Przepływ płynu ściśliwego przez rury (480)
5. Ściśliwość jako równoważna sprężyna (482)
6. Opóźnienie przy przesyle pneumatycznym (483)
7. Analogie elektryczno-pneumatyczne i pneumatyczne charakterystyki regulacyjne (485)
8. Pneumatyczny układ regulacyjny (496)
Człony pneumatyczne (503)
1. Wstęp (503)
2. Porównanie ciężaru układów elektrycznych, hydraulicznych i pneumatycznych (505)
3. Wybór ciśnienia roboczego (509)
4. Źródła mocy pneumatycznej (509)
5. Pneumatyczne zawory sterujące (512)
6. Silniki pneumatyczne (517)
7. Człony nastawcze (519)

Skorowidz rzeczowy (525)

Materiał udostępnił: Grzegorz Makarewicz, 'gsmok'