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Centrifugal Governor

1788
  • James Watt
Mécanisme du régulateur centrifuge dans une machine à vapeur ancienne, ingénierie du contrôle.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le régulateur centrifuge est un dispositif mécanique qui utilise le principe de la rotation. force centrifuge pour réguler la vitesse d'un moteur. Lorsque la vitesse du moteur augmente, les masses en rotation (les "flyballs") se déplacent vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge. Ce mouvement est lié à une soupape d'étranglement qui réduit l'alimentation en carburant ou en vapeur, ralentissant ainsi le moteur et maintenant une vitesse quasi constante.

The centrifugal governor, famously improved and applied by James Watt in 1788 for his steam engine, is a classic example of a negative feedback control system. It consists of two or more masses, often called flyballs, mounted on arms that are hinged to a rotating spindle driven by the engine’s output shaft. As the spindle rotates, force centrifuge causes the flyballs to move outwards and upwards. This upward motion of the arms is mechanically linked to a throttle valve that controls the flow of working fluid (like steam) to the engine. If the engine speed increases beyond a set point, the flyballs swing further out, causing the linkage to partially close the throttle. This reduces the power input, and the engine slows down. Conversely, if the engine speed drops, the flyballs move inwards, opening the throttle and increasing power. This continuous adjustment allows the engine to maintain a relatively constant speed despite variations in load. It was a crucial innovation for the Industrial Revolution, enabling steam engines to be used for applications requiring stable speed, such as spinning and weaving in factories.

Bien que la conception de Watt soit la plus célèbre, le principe a été utilisé plus tôt dans les moulins à vent pour réguler la distance entre les meules. La contribution de Watt a été son adaptation et son perfectionnement pour la machine à vapeur, qui est devenue la pierre angulaire de la théorie du contrôle automatique. L'analyse mathématique de la stabilité du gouverneur par James Clerk Maxwell dans son article de 1868 intitulé “On Governors” est considéré comme un ouvrage fondateur de la théorie du contrôle, marquant le passage d'une conception purement intuitive à une analyse mathématique rigoureuse des systèmes dynamiques.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingénierie de contrôle

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Substantiel

Usage

Obsolète

Précurseurs

  • compréhension de la force centrifuge (Huygens, Newton)
  • development of the steam engine (Newcomen, Watt)
  • les mécanismes de liaison de l'horlogerie et de la automates
  • earlier regulating devices in windmills

Applications

  • steam engines
  • internal combustion engines (early models)
  • turntables (record players)
  • hydro-électrique turbines
  • mechanical clocks

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • adaptive cruise control systems in modern cars
  • fly-by-wire commande de vol systèmes
  • automatisé contrôle de processus in chemical plants
  • load balancing algorithms in computer networks
  • frequency regulation in electrical power grids
  • robotic feedback systems for precise manipulation
  • thermostats for temperature regulation
  • automatic gain control in audio amplifiers
  • anti-lock braking systems (abs)
  • stability control systems in vehicles
Related to : régulateur centrifuge, James Watt, machine à vapeur, contrôle par rétroaction, théorie du contrôle, régulation de la vitesse, papillon des gaz, révolution industrielle, régulateur à boules, génie mécanique.

Contexte historique

Centrifugal Governor

-250
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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