Юный техник 1971-04, страница 8

реактор, другое — домашняя газовая плита, мясорубка или киноаппарат. Наверное, все можно улучшить, но не этой же универсальной коробкой! И если прибор уже тридцать лет известен, почему мы все поминутно им не пользуемся?

Прежде чем возражать, давайте разберемся, а это потребует небольшой экскурсии в математику — без формул и расчетов, в такую математику, о которой один ученый сказал, что она есть искусство называть разные вещи одинаковыми именами.

Все наши реакторы, мясорубки и киноаппараты есть Объекты, и у них есть Параметры, а среди них — контрольные и регулируемые параметры. Человеческий организм, универмаг или, скажем, футбольная команда — для математика тоже объекты со своими параметрами, только параметров у них очень много. Все, к чему можно приставить измеритель: температура, давление, скорость вращения, расход жидкости, — это контрольные параметры. С помощью датчиков можно превратить любой параметр в изменение электрического тока или напряжения, следовательно, в Величины. Все, к чему мы можем приладить ручку, кнопку, кран или штурвальчик, — это регулируемые параметры. Каждую ручку можно вращать и каждую кнопку нажимать тоже током .— следовательно, регулируемые параметры есть тоже Величины. Так дело упрощается: всеобщее улучшение сводится к преобразованию величин, к математике. Задача автоматического управления Объектом состоит в том, чтобы множество контрольных параметров сопоставить с таким множеством значений регулируемых параметров, которое в некотором смысле «лучшее». А «лучшим» мы называем состояние Объекта, при котором один из параметров, именуемый Целевым, достигает наибольшего или наименьшего значения, максимума или минимума — в общем, экстремума. Это и делает экстремальный регулятор.

Допустим, что нам неизвестна экстремальная величина целевого параметра, неизвестны также значения контролируемых и регулируемых параметров, соответствующие лучшему состоянию. Но если мы знаем, чего мы хотим, если знаем, в какую сторону должен меняться целевой параметр, все остальное можно поручить экстремальному регулятору. Он сам найдет нужные значения величин и сам приведет Объект в лучшее из возможных состояний.

Иногда спрашивают: а что, если целевых параметров несколько? Скажем,

нам надо добиться наибольшей скорости двигателя при наименьших затратах горючего. Ответ простой: это выражение бессмысленно, неряшливо и противоречиво, ничего похожего никто и никогда не добивался и добиваться не будет. Целевой параметр всегда один, и экстремальное направление всегда одно, а вот контролируемых и регулируемых параметров обычно бывает несколько, даже очень много.

Возьмем простейшую «одномерную задачу», где участвуют всего два параметра — контролируемый, он же целевой, и управляемый. Цель мясорубки, например, — давать больше рубленого мяса, а регулировать можно скорость вращения ее вала. Если мясорубку крутить очень быстро, она забьется мясом, если медленно — мяса за единицу времени выйдет мало. Измеряя скорость выхода мяса, можно найти оптимальную скорость вращения вала.

Для этого мало превратить обе скорости в величины, доступные контролю и регулированию, например в электрические величины. Надо еще запомнить контролируемую величину в некоем начальном состоянии. Надо заставить регулятор опробовать соседние значения управляемого параметра — лучше или хуже будет, если изменить его? Надо сравнить новую величину с начальной и решить, в какую сторону двигаться. А когда регулятор найдет оптимальное значение управляемого параметра (или оптимум целевого), он превратится в прибор, который был его предком, — в обычный автоматический регулятор, который ничего Не ищет, ни к чему не стремится, но добросовестно сохраняет заданное ему состояние Объекта. Эта штука известна с тех пор, как Джеймс Уатт поставит на паровую машину два вращающихся шара, расходящихся при увеличении скорости вращения. Но если изменится сам Объект, наш регулятор снова найдет для него лучшее состояние.

Такова идея всеобщего улучшения, выраженная математически, и для практики безразлично, будет ли она воплощена в механическое, гидравлическое, пневматическое или электронное устройство. Один из первых промышленных экстремальных регуляторов, построенный в 1956 году инженером Ю. Островским, был пневматический, последняя модель ЭРБ Казакевича — электромеханическая.

Но достоинство ЭРБ не только в быстроте действия и компактности. Он так же далеко ушел от первого экстремаль

6