К РУССКОМУ ПЕРЕВОДУ ' : V
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 динамиче- ' ских 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 дина- . мических 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 научно-исследовательски-
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 поверхно- % сти жидкостей................... 35
2.2. Переходные состояния свободной поверхности пароводяных и парожидкостных (насыщенных) смесей......... 46
2.3. Влияние регулирующих органов на характер переходных процессов................ 7..... 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. Теплообменники219
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 И. 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...........428
12.1. Состав при ламинарном течении и диффузии . ..... 429
.12.2. Влияние гомогенизации жидкости на перенос массы .... 440
Глава 13. Динамика тарельчатых ректификационных колонн.....450
13.1. Краткое описание конструкции и технологии......451
13.2. Ректификационная установка как система регулирования . 457
;.;..: 13.3. Уравнения, описывающие динамику тарелки.......459
'-''•" Jb.4. Упрощающие предположения ,...,,..,.,, 463
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...............^yj
14.3. Сводка уравнений.................515
Глава 15. Динамика химических реакторов............^'8
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
Цена: 500руб.
