К РУССКОМУ ПЕРЕВОДУ
Эта книга была издана в ЧССР четыре года назад, и тем не менее ни в ее содержании, ни в характере изложения нет необходимости что-либо менять.
Каждый, кому пришлось столкнуться с проектированием систем управления новых крупных промышленных установок, например химического реактора, парового котла, турбины, ядерного реактора или трубопровода, плотины, подтвердит, что первую оценку динамики таких систем всегда делают по конструктивным и физическим данным системы и что часто именно этот метод построения математической модели системы вплоть до ее реализации оказывается единственным. Самое большее, на что иногда решаются — это с помощью испытаний (если они вообще возможны) проверяют некоторые параметры математической модели. Подобную книгу следует иметь каждому специалисту, занимающемуся проблемами автоматического регулирования, так как она содержит основную информацию в этой области.
Авторы с удовольствием узнали, что их книга была выбрана для перевода на русский язык, и могут лишь пожелать, чтобы в Советском Союзе она была принята с таким же интересом и пониманием, с каким ее встретили в ЧССР.
В теории автоматического регулирования большое значение придается методам определения динамических характеристик Регулируемых систем с помощью оценки результатов измерений входных и выходных величин реальной системы. Конечно, эти методы можно в большой степени механизировать, особенно при использовании вычислительной техники. Можно также составить программы для практической реализации таким образом, чтобы исполнителю не пришлось усваивать подробности математических выводов и методов их обоснования. Однако опыт показывает, что удовлетворительные результаты можно получить только в отдельных случаях и что теория в этой области еще в большом долгу перед практикой. Наконец, существует мнение, что определение динамических характери-
стик регулируемых систем с помощью этих методов принципиально ограничивается сравнительно простыми системами и что имеющиеся всегда помехи исключают использование полученной информации для расчета более сложных моделей или моделей высших порядков.
С другой стороны, физико-математический анализ динамических характеристик систем регулирования, которому посвящена эта книга, представляет собой, собственно, определенную надстройку к теории машин и механизмов, использующую общие физические принципы и математические методы для достижения заданной цели, т. е. для создания математической модели динамических характеристик системы.
Следовательно, отдельные главы этой книги могли быть отнесены к теории машин и механизмов. В некоторых разделах собственно динамика машин рассматривается как необходимое дополнение статических расчетов, однако теория машин и механизмов в большинстве случаев ограничивается лишь статическими расчетами.
Следует отметить, что динамические характеристики систем целесообразно, а во многих случаях даже необходимо исследовать не только с целью оптимальной разработки управления такими системами, но главным образом для их моделирования, когда рассматривается динамическое поведение сложных систем, составленных из большого числа элементарных звеньев. В таких случаях экспериментальные анализ и синтез могут выявить зависимости, которые иными способами установить трудно.
Кроме того, физико-математический анализ объясняет влияние отдельных конструктивных параметров системы на ее динамику.
Это обстоятельство может быть часто использовано с большим эффектом. Параметры, которые оказывают пренебрежимо малое влияние на динамику системы, при конструировании системы, как правило, можно изменять в широких пределах, что облегчает конструирование. И наоборот, параметры, существенно влияющие на окончательную динамику системы, можно принять такими, чтобы управление системой оказалось предельно простым, учитывая остальные необходимые требования производства и техники безопасности. Такой комплексный подход к конструированию обеспечивает создание облегченных механизмов, снижение расхода материалов и рабочих веществ, уменьшение постоянных времени, что облегчает процесс управления.
^Институт теории информации и автоматизации Чехословацкой академии наук, в стенах которого была написана эта книга, с момента своего возникновения сотрудничает в области автоматического управления с ведущими нayчнo-иccлeдoвafeльcки-
ми институтами Советского Союза, в первую очередь с Институтом проблем управления. Это сотрудничество, уже принесшее обеим сторонам большую пользу, обмен научной информацией и специальной аппаратурой необходимо расширять и в дальнейшем. Исходя из этого настоящую книгу можно рассматривать как некоторый вклад чехословацких специалистов во взаимное сотрудничество.
В. Стрейц
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к русскому переводу...............5
Предисловие редактора русского издания ............. 8
Предисловие редактора и авторов ............... 17
Глава 1. Введение .....................21
1.1. Замысел книги..................21
1.2. Типы объектов регулирования............23
1.3. Способы описания динамических характеристик систем ... 25
Глава 2. Динамика уровня жидкости в открытых сосудах......34
2.1. Примеры решения уравнений динамики свободной поверхности жидкостей...................35
2.2. Переходные состояния свободной поверхности пароводяных и парожидкостных (насыщенных) смесей.........46
2.3. Влияние регулирующих органов на характер переходных процессов ......................51
2.4. Нестационарные процессы истечения жидкостей из сосудов . 54
Глава 3. Гидравлические следящие приводы............59
3.1. Основные уравнения динамики гидравлических следящих систем ......................59
3.2. Экспериментальное определение постоянной времени гидравлического сервомеханизма...............76
3.3. Динамика линейных гидравлических следящих систем с высокой точностью регулирования.............81
3.4. Динамика гидравлических следящих приводов (без учета влияния сухого трения) ................. 96
Глава 4. Динамика распространения тепла через стенку.......101
4.1. Тонкая стенка с высокой теплопроводностью.......102
4.2. Точное решение уравнений динамики распространения тепла через стенку...................111
Глава 5. Динамика давления паров и газов в сосудах.......143
5.1. Приближенные решения...............144
5.2. Протекание пара или газа через сопротивления......150
5.3. Подробный анализ динамики давления пара или газа в сосудах 160
Глава 6. Нестационарный поток жидкостей в трубопроводах ..... 173
6.1. Уравнение неразрывности ..............76
6.2. Энергетическое уравнение ...............178
6.3. Уравнение движения.......... ,.....183
6.4. Звуковые волны в трубопроводах...........185
6.5. Трубопровод как система с распределенными гидравлическим сопротивлением и емкостью.............195
Глава 7. Нагрев и охлаждение однофазных жидкостей. Теплообменники 219
7.1. Нагрев жидкости в сосуде при полном перемешивании . . .221
7.2. Смешивающие теплообменники ............227
7.3. Рекуперационный теплообменник с полным перемешиванием обоих жидких теплоносителей.............231
7.4. Динамика температуры жидкости, протекающей по трубе при вынужденном тепловом потоке к наружной поверхности трубы 233
7.5. Трубчатый теплообменник с полным перемешиванием одного жидкого теплоносителя ...............246
7.6. Трансцендентная передаточная функция (7.172) и ее приближение ......................257
7.7. Прямоточные и противоточные теплообменники......265
Глава 8. Динамика парожидкостных смесей............ 278
8.1. Динамика двухфазного вещества в замкнутом непроточном пространстве (изохорические переходные процессы) .... 280
8.2. Динамика проточных парожидкостных систем......290
8.3. Динамика давления в барабанных паровых котлах .... 304
8.4. Динамика уровня в замкнутых системах под давлением . . 310
Глава 9. Динамика пароводяного тракта прямоточного котла
323
9.1. Динамика давления в зоне испарения прямоточных котлов с рабочим давлением значительно ниже критического .... 327
9.2. Изменение длины зоны испарения...........342
9.3. Смещение начала испарения.............349
9.4. Блок-схема динамики давления в пароводяном тракте прямоточного котла...................352
9.5. Прямоточные котлы с рабочим давлением, близким к критическому, и котлы с давлением выше критического.....359
Глава 10. Введение в динамику двигателей. Паровая турбина с промежуточным перегревом...............384
10.1. Динамика чисел оборотов двигателей......... . • 386
10.2. Паровая турбина с промежуточным перегревом пара • . • • 393
Глава 11. Нестационарные состояния состава, определяемые физическими
процессами....................420
11.1. Состав жидкостей при перемешивании.......• • 421
11.2. Состав жидкостей при ламинарном течении и без диффузии 423
Глава 12. Нестационарные состояния состава, определяемые физическими
и физико-химическими процессами.......... • 4^°
л па 12.1. Состав при ламинарном течении и диффузии . ...... rjji
.12.2. Влияние гомогенизации жидкости на перенос массы . . • •
Глава 13. Динамика тарельчатых ректификационных колонн . . . . •
451
13.1. Краткое описание конструкции и технологии......др-А
13.2. Ректификационная установка как система регулирования • *
- 13.3. Уравнения, описывающие динамику тарелки........„о
\ЪА. Упрощающие предположения ..... . . .......
13.5. Аналитическое решение системы динамических уравнений 465
13.6. Аналоговое решение системы динамических уравнений колонны 496
13.7. Численное решение систем уравнений динамики колонны . . 498
Глава 14. Динамика насадочных ректификационных колонн.....506
14.1. Динамические уравнения..............508
14.2. Статические уравнения...............509
14.3. Сводка уравнений.................515
Глава 15. Динамика химических реакторов............518
15.1. Реакторы непрерывного действия...........521
15.2. Реакторы периодического действия..........535
15.3. Трубчатые реакторы................538
15.4. Влияние изменений температуры на динамику состава в химическом реакторе ................538
Глава 16. Ядерные реакторы....."...........545
16.1. Краткое введение в проблему ядерных реакторов.....547
16.2. Кинетические уравнения реактора...........555
16.3. Передаточные функции реактора...........569
16.4. Устройства для моделирования ядерных реакторов .... 579
Приложения..............................587
I. Преобразование Лапласа ..............587
II. Зависимость между удельным весом, давлением и энтальпией перегретого водяного пара..............600
III. Вывод некоторых уравнений, используемых в гл. 13 .... 602
IV. Состав в насадочной колонне как функция пространственной координаты....................608
V. Нестационарные явления распада радиоактивных изотопов 610
Предметный указатель....................618
Цена: 500руб.
