Анализ устройства с точки зрения проявления в нем основных законов развития технических систем (ТС). Анализ и синтез по закону полноты частей системы

2. Анализ устройства с точки зрения проявления в нем основных законов развития технических систем (ТС)

2.1.Анализ и синтез по закону полноты частей системы

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы. Таких основных частей четыре: двигатель (Дв), трансмиссия (Тр) или передача, рабочий орган (Ро) и орган управления (Оу). Если хотя бы одна из них отсутствует, то это еще не ТС или неполная система, если функцию каких-либо частей выполняет человек. Если хотя бы одна часть неработоспособна, то ТС "не выживет".

Рис.1.1. Структурная схема полной ТС.

ИЭ - источник энергии, Изд - изделие, Ро - это то, что непосредственно взаимодействует с изделием, "обрабатывает" его, Тр подводит энергию к Ро от Дв, который зачастую является и ИЭ или же преобразует энергию, поступающую от ИЭ. ОУ управляет работой всех или хотя бы одной из частей системы.

Вытеснение человека из ТС - это одно из основных направлений развития техники. Оно идет обычно в порядке: Ро - Тр - Дв - Иэ – Оу. Очень часто один и тот же элемент технической системы выполняет одновременно несколько функций. Чтобы ТС была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой, т.е. изменяющей свои параметры в соответствии с потребностями того, кто управляет.

Определим основные части системы, представленной на рис.1.1. Сначала определим рабочий орган –Ро. Система относится к электромеханическим модуляторам излучения, и может быть применена в приборах и устройствах, в которых используются потоки излучения и возникает необходимость в их модуляции. (Фиг.2) Следовательно, рабочим органом будет экран 7, который перекрывает отверстия с разных сторон, при этом изменяется проходимость или непроходимость потока излучения через отверстия.

Далее определим источник энергии и двигатель как часть системы, вырабатывающую энергетику. Здесь источником энергии (ИЭ) и двигателем (Дв) являются управляемое напряжение, прикладываемое к электродам 2;5  или 3;4.

Тогда трансмиссией являются электростатические силы (поле), вызванные высокой разностью потенциалов между 2;5 и 7 или 3;4 и 7.

Органом управления являются управляемые ключи  VS1,VS2 (Фиг.3).

Таким образом, с точки зрения закона система является полной.

Чтобы получить новые технические решения с использованием закона полноты частей системы, можно использовать линию на вытеснение человека из ТС. В соответствии с этой линией, действия человека необходимо искать на окончании этой линии - в органах управления.

Модулятор работает автоматически и не требует присутствия человека. А вот программа в блоке управления - БУ заложен алгоритм управления тиристорными ключами, который составляется и изменяется оператором. Его-то мы и будем вытеснять из ТС.

Степень открытия (закрытия) отверстий модулятора (или частота их открытия), через которые проходит поток излучения, может быть определена установкой датчиков измерения величины потока излучения (ДИПИ) за отверстия модулятора. Информация с этих датчиков поступает на БУ, где сравнивается заданный алгоритм управления с фактическим открытием (закрытием) отверстий модулятора. Этот сигнал поступит из вышеуказанной надсистемы (рис.2.2).

С точки зрения автоматического управления по степени контроля за точностью выполнения закона модуляции (алгоритма управления), система получается замкнутой. Такая система обладает меньшими ошибками и работает быстрее, чем система без обратной связи.

Рис.2.2.

2.2. Анализ и синтез по закону энергетической и информационной проводимости ТС

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является сквозной проход энергии и информации по всем частям технической системы. Так как перенос информации неизбежно связан с переносом энергии, то в дальнейшем можно говорить только об энергетической проводимости.

Основные правила:

1.  При синтезе ТС надо стремиться к использованию одного поля (вида энергии) на все процессы работы и управления, т.к. преобразование информации или энергии из одного вида в другой ведет к ее потере, ошибкам, снижению надежности, усложнению.

2.  Если ТС состоит из веществ, менять которые нельзя, то используется хорошо проводимое этими веществами поле.

3.  Если вещества, входящие в ТС,  можно менять, то необходимо использовать самое эффективное поле, а к нему уже подобрать вещество, хорошо проводящее поле.

Проанализируем систему по закону энергетической проводимости, для этого необходимо построить линию сквозного прохода энергии через систему. Построение линии можно начинать с любого элемента системы. Например, в системе есть электроды 2;5  (3;4), на которые подается напряжение, под воздействием напряжения создается электрическое поле, которое управляет положением экрана 7 относительно отверстий 10,11, через которые проходит поток излучения. Линия прохода может быть выстроена следующим образом (рис.2.2.1 ) .

Рис.2.2.1.