ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013
3
Развитие автоматических систем будет продолжаться, заполняя
нижние уровни автоматизированных (с участием человека-
оператора) систем управления. Причем наиболее перспективным, на
наш взгляд, направлением является построение автоматических си-
стем как систем целенаправленного поведения. Для корректного про-
ектирования СЦП необходимо критически оценить реальные воз-
можности некоторых известных методов синтеза систем управления.
Прежде всего вспомним опубликованные в 1870–1880-е годы
уникальные исследования, выполненные И.А. Вышнеградским. По-
священные регуляторам прямого и непрямого действия эти исследо-
вания, по сути, заложили фундамент всей теории управления. В ре-
зультате было найдено инженерное решение, позволившее
преодолеть кризис в проектировании паровых машин. Блестящий
анализ этих работ проведен в [2]. Тем не менее уже тогда прозвучало
предупреждение о том, что задачи теоретической механики методи-
чески не соответствуют задачам управления.
Дело в том, что прямая и обратная задачи динамики так или иначе
оперируют силами или ускорениями, определяющими характер дви-
жения тела, в то время как для реализации управляемого движения по
методике обратной задачи динамики подразумевается измерение сил
или ускорений, определяющих характер движения, и создание задан-
ных значений тех же сил или ускорений в виде управляющих воздей-
ствий за счет внутренних энергетических ресурсов объекта управления
и его взаимодействия с окружающей средой. Это означает, что управ-
ляющее воздействие, имеющее размерность силы или момента, фор-
мируется как функция измеренных сил или моментов, что нарушает
принцип независимости сил в механике. В теоретической механике не
изучают физические особенности получения этих измерений и, в част-
ности, фазовые задержки, допустимые с точки зрения устойчивости
движения при формировании управляющих воздействий на объект
управления. Эти вопросы являются предметом исследования именно
теории регулирования и управления.
В таком контексте интересны упомянутые результаты
И.А. Вышнеградского, касающиеся регулятора Уатта (1784), который
в исходном виде представлял собой регулятор прямого действия. Вве-
денный И.А. Вышнеградским катаракт в виде гидравлического демп-
фера спас систему регулирования от неустойчивости, но все-таки не
выполнил своей основной задачи — поддержание заданной скорости
вращения выходного вала при изменении момента нагрузки.
В 1873 г. эта задача была решена французским инженером
Ж. Фарко, который первым применил непрямое регулирование, введя
в контур регулирования усилитель — гидравлический сервомотор с
жесткой обратной связью. В конце концов появился
изодром
(1884),
т. е. пропорционально-интегральный закон управления. Этот замеча-
тельный закон управления и позволил решить задачу поддержания
без статической ошибки заданной скорости вращения при изменяю-
1,2 4,5,6,7