Маятник және гидростатты басқару жүйесі: Торпеда тереңдігін бақылаудың алғашқы үлгісі
Pendulum-and-hydrostat control
Торпеданы тереңдікпен басқару жүйесі: маятник пен гидростат қалай жұмыс істейді, пропорционалды-туынды басқарудың алғашқы мысалы. Теңгерімділік пен дәлдік.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Маятник пен гидростат басқаруы – бастапқыда Уайтхед торпедасының тереңдігін басқару үшін жасалған басқару механизмі. Бұл қазір пропорционалды және туынды басқару деп аталатынның алғашқы мысалы. Гидростат – қысымды сезетін механизм; торпеданың тереңдігі қысымға пропорционалды. Дегенмен, тек гидростат арқылы теріс кері байланыс циклында тереңдік қанаттарын басқару торпеданы қажетті тереңдікте тұрақтандырмай, оның маңында тербеліске түсіреді. Маятник қосылу торпеданың көлбеу бұрышын сезуге мүмкіндік береді. Көлбеу бұрыш туралы мәлімет тереңдік туралы мәліметпен біріктіріліп, торпеданың тереңдік басқару қанаттарын орнату үшін қолданылады. Көлбеу бұрыш туралы мәлімет тереңдік басқару жауабына демпферлік эффект береді және тереңдік тербелістерін жояды.
Pendulum and hydrostat control is a control mechanism developed originally for depth control of the Whitehead torpedo. It is an early example of what is now known as proportional and derivative control. The hydrostat is a mechanism that senses pressure; the torpedo's depth is proportional to pressure. However, with only a hydrostat controlling the depth fins in a negative feedback loop, the torpedo tends to oscillate around the desired depth rather than settling to the desired depth. The addition of a pendulum allows the torpedo to sense the pitch of the torpedo. The pitch information is combined with the depth information to set the torpedo's depth control fins. The pitch information provides a damping term to the depth control response and suppresses the depth oscillations.
Операция
Басқару теориясында маятниктің қосылу әсерін қарапайым пропорционалды басқару құрылғысын пропорционалды туынды басқару құрылғысына айналдыру арқылы түсіндіруге болады, себебі тереңдікті сақтау енді тек тереңдікпен ғана емес, сонымен қатар тереңдіктің туындысымен (өзгеріс жылдамдығы) басқарылады, бұл машина бұрышына шамамен пропорционалды. Пропорционалдық және туынды функциялардың салыстырмалы күші байланыстарды реттеу арқылы өзгертілуі мүмкін. Бұл негізінен Екінші дүниежүзілік соғыстың соңына дейін торпедалардың тереңдігін басқару үшін қолданылды және тереңдік қателіктерін ±40 футтан (±12 метр) ±6 дюймге дейін (0,15 м) дейін азайтты. Маятник және гидростатты басқаруды Роберт Уайтхед ойлап тапты. Бұл торпеда технологиясындағы маңызды қадам болды және оған "Құпия" деген ат қойылды.
In control theory the effect of the addition of the pendulum can be explained as turning the simple proportional controller into a proportional derivative controller since the depth keeping is not controlled by the depth alone anymore but also by the derivative (rate of change) of the depth which is roughly proportional to the angle of the machine. The relative gain of the proportional and derivative functions could be altered by adjusting the linkages. It was mainly used to control the depth of torpedoes until the end of the Second World War, and it reduced depth errors from ±40 feet (12 meters) to as little as ±6 inches (0.15 m). The pendulum and hydrostat control was invented by Robert Whitehead. It was an important advance in torpedo technology, and it was nicknamed "The Secret".