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遠心ガバナー

1788
  • James Watt
ビンテージ蒸気機関の遠心ガバナー機構、制御工学。.

(画像はイメージです)

遠心ガバナーは、 遠心力 エンジンの回転速度を調整する。エンジンの回転速度が上がると、回転する質量(フライボール)が遠心力によって外側へ移動する。この動きはスロットルバルブと連動しており、スロットルバルブは燃料または蒸気の供給量を減らすことでエンジンの回転速度を落とし、ほぼ一定の速度を維持する。

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, 遠心力 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.

ワットの設計が最も有名ですが、その原理はそれ以前から風車で石臼間の距離を調整するために使われていました。ワットの功績は、それを蒸気機関に応用・改良したことであり、それが自動制御理論の礎となりました。ジェームズ・クラークによるガバナーの安定性の数学的解析 マックスウェル 1868年の論文「ガバナーについて」は、制御理論の基礎となる研究とみなされており、純粋に直感的な設計から動的システムの厳密な数学的解析への移行を示すものであった。

UNESCO Nomenclature: 3305
制御工学

タイプ

物理デバイス

混乱

実質的な

使用法

廃止

前駆物質

  • 遠心力の理解(ホイヘンス、 ニュートン)
  • 蒸気機関の開発(ニューコメン、ワット)
  • 時計製造からのリンク機構と オートマタ
  • 風車における初期の制御装置

アプリケーション

  • 蒸気機関
  • 内燃機関(初期型)
  • ターンテーブル(レコードプレーヤー)
  • 水力発電 タービン
  • 機械式時計

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • adaptive cruise control systems in modern cars
  • fly-by-wire 飛行制御 システム
  • automated プロセス制御 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
関連キーワード:遠心ガバナー、ジェームズ・ワット、蒸気機関、フィードバック制御、制御理論、速度調整、スロットルバルブ、産業革命、フライボールガバナー、機械工学。

歴史的背景

遠心ガバナー

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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