Коробка автомат принцип работы для чайников: АКПП — как работает коробка-автомат разных конструкций

Содержание

что это такое, устройство и принцип работы для чайников

Главная › Новости

Опубликовано: 23.04.2018

5 вещей которые НИКОГДА нельзя делать на АКПП (автоматической коробке передач).

Двигатели внутреннего сгорания не способны обеспечить движение автомобиля в разных режимах без специальных устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств для этого используются автоматические коробки передач. Применение АКП позволяет сократить количество органов управления движением автомобиля и упростить его вождение.


Автоматическая коробка передач. Как правильно пользоваться АКПП?

Исторически сложилось так, что термин автоматическая коробка переключения (перемены) передач прочно закрепился только за одним видом устройств.

Речь идет о получившем повсеместное распространение планетарном механизме с гидротрансформатором. Такое устройство можно назвать классическим.


Управление на автоматической коробке передач.

В последнее время появилось довольно большое количество автомобилей с автоматизированным, а, точнее, роботизированным управлением механическими коробками передач. Общее устройство АКПП и принцип ее действия существенно отличается от указанных устройств.

С чисто технической точки зрения автоматической можно считать любую коробку передач, управление которой не требует вмешательства со стороны водителя.

Исключение составляют лишь вариаторы, в которых изменение числа оборотов происходит бесступенчато (фиксированные передачи отсутствуют), а потому плавно и без малейших рывков. Поэтому вариаторы нельзя относить к коробкам передач.

Для того чтобы окончательно разобраться с терминологией следует отметить, что у инженеров АКПП принято называть только планетарную часть агрегата.  Именно в данном механизме и происходит изменение передаточного соотношения частоты вращения входного вала. В совокупности с гидротрансформатором данный механизм образует автоматическую передачу.

структура, строение и принцип работы

И в реальной жизни, и в виртуальном пространстве идёт извечный спор между владельцами автомобилей с автоматами и ручными КПП. Этот спор также бесконечен, как и тот, что первично: яйцо или курица. Не вступая в него, мы попробуем просто напросто восполнить определенные пробелы в знаниях тех начинающих автовладельцев, у которых установлена автоматическая коробка передач.

Какая она, коробка «автомат»?

У нас на слуху такие типы АКПП как типтроник и стептроник. Пару слов об этих общепринятых названиях.

Tiptronic – это АКПП имеющая возможность ручного переключения передач. В режиме ручного управления водителем осуществляется ручной выбор передачи путем подталкивания рычага селектора в направлении «+» или «-».

Steptronic – АКПП применяемая в БМВ. Имеет также возможность ручного переключения передач, но скорость переключения увеличена, и сравнима с МКПП. В стептронике рычаг передвигается по положениям P, R, N, и D. Кроме того здесь имеется положение «M/S» (Manual/Sport), которое в режиме «спорт» удерживает передачу до момента достижения максимального количества оборотов, затем происходит повышение передачи.

Как работает автоматическая коробка передач?

Автоматическая гидромеханическая коробка передач в классическом варианте состоит из планетарных редукторов, гидротрасформатора, обгонных и фрикционных муфт, соединительных барабанов и валов.

Не вдаваясь в дебри, тем более своими руками делать настоятельно не рекомендуется, принцип работы автоматической КПП отличается тем, что переключение передач происходит за счет взаимодействия планетарных механизмов и гидромеханического привода при помощи электронных исполнительных устройств.

Особенности эксплуатации АКПП уже освещались на страницах сайта. Но мы повторимся.

  • Коробка – автомат перед началом движения требует тщательного прогрева, особенно в зимнее время.
  • Не рекомендуется переводить рычаг селектора на ходу в положения P и R.
  • Нет необходимости включать нейтраль при спуске с горы, экономии топлива (как это считается) не будет, а вот проблемы с торможением, могут возникнуть.
  • Торможение двигателем осуществляется не на всех режимах. Более подробно об эксплуатации в различных режимах производитель дает инструкции в Руководстве. При всей нашей безалаберности, желательно придерживаться этих инструкций. В первую очередь – это , а во вторую, не последнюю – это стоимость ремонта или полной замены нежного и чувствительного агрегата – АКПП

Ну вот, собственно, можно заводить, прогревать и начинать движение.

Удачи вам, любители своего автомобиля.

Каждый автовладелец знает, что выбор трансмиссии является ключевым фактором, который влияет на динамические показатели автомобиля. Разработчики постоянно пытаются совершенствовать коробки передач, но большинство автолюбителей все же отдают предпочтение МКПП, так как, из-за сложившегося стереотипа, считают, что она более надежная и простая в использовании. Однако причина кроется в другом – большинство людей просто не знакомы с принципом работы автомата, поэтому и опасаются ее.

В сегодняшней статье мы попытаемся максимально подробно и доступно описать принцип работы автоматической трансмиссии.

Что такое АКПП?

АКПП – это основной элемент конструкции трансмиссии автомобиля, главной целью которой является изменение крутящего момента, а также изменения скорости движения. Различают три варианта автоматической трансмиссии:

  • Вариатор;
  • Гидроавтомат;
  • Роботизированная;

Что лучше – механика или автомат?

Как многие уже могли заметить, большинство российских автолюбителей отдают предпочтение МКПП. Одни эксперты считают, что это связано с менталитетом нации, другие – с установленными негативными стереотипами.

Другое дело американцы, 95% которых не представляют себе процесс вождения автомобиля, без наличия автоматической коробки. Но это совсем не удивляет, ведь АКПП была придумана американскими инженерами, которые хотели упростить жизнь водителей.

Такая же ситуация и в Европе. Если 15-20 лет назад все поголовно использовали механику, то уже сейчас она почти вытеснена из рынка.

В России также наблюдается рост популярности автомата, но, как утверждают эксперты и аналитики, россияне не умеют правильно использовать автоматическую коробку. Каждый день в автомастерские обращается масса автолюбителей с неисправностями, основной причиной которых как раз и является неправильная эксплуатация.

Как работает АКПП?

Для того, чтобы принцип работы автоматической трансмиссии стал более понятным, мы условно разобьем ее на три части: механическая, электронная и гидравлическая.

Начнем обсуждение, конечно же, с механической, так как именно данный элемент и переключает передачи.

Гидравлическая часть является неким посредником, который является связующим звеном.

И, наконец, электронная, которая считается мозгом трансмиссии, отвечающим за переключение режимов, а также обратную связь.

Все понимают, что сердцем автомобиля является мотор. Трансмиссия вовсе не претендует на эту роль, ведь ее смело можно называть мозгом автомобиля. Главной целью АКПП считается преобразование КМ мотора в силу, которая создает условия для движения ТС. Немаловажную роль в этом процессе выполняет гидротрансформатор и планетарные передачи.

Гидротрансформатор


По аналогии с МКПП, гидротрансформатор выполняет функции сцепления, а также регулирует КМ, с учетом частоты вращения и продуцируемой мощности двигателя.

Конструкция гидротрансформатора состоит из трех частей:

  • Центростремительная турбина;
  • Центробежный насос;
  • Направляющий аппарат-реактор;

За счет того, что турбина и насос максимально сближены друг с другом, рабочие жидкости находятся в постоянном движении.

Именно благодаря этому удается добиться минимальных потерь энергии. К тому же, гидротрансформатор может похвастаться очень компактными размерами.

Стоит отметить, что коленвал напрямую связан с насосным колесом, а коробочный вал – с турбиной. Именно за счет этого, в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами. Рабочие жидкости передают энергию от мотора к трансмиссии, которая, в свою очередь, через лопатки насоса передает ее на лопасти турбины.

Гидромуфта


Если говорить о гидромуфте, то ее принцип работы очень похож – она также передает КМ, не влияя на его интенсивность.

Гидротрансформатор оснащен реактором в первую очередь для того, чтобы изменять КМ. По сути, это такое же колесо с лопатками, разве что жестче посаженное и менее маневренное. По нему масло возвращается из турбины в насос. Некоторые особенности имеют лопатки реактора, каналы которых постепенно сужаются. За счет этого скорость движения рабочих жидкостей существенно увеличивается.

Из чего состоит АКПП?


Гидротрансформатор – взаимодействует со сцеплением, и не контактирует с водителем.

Планетарный ряд – взаимодействует с шестернями в коробке, и при переключении передач изменяет конфигурацию трансмиссии.

Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую переключают передачи.

Устройство управления – это узел, который состоит из насоса, клапанной коробки и маслосборника.

Гидроблок – система клапанных каналов, которые контролируют и управляют нагрузкой двигателя.

Гидротрансформатор – предназначен для передачи крутящего момента от силового агрегата до элементов автоматической трансмиссии. Расположен он между коробкой и мотором, и таким образом выполняет функцию сцепления. Он наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает усилия двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробку.

Что касается масляного насоса, то он уже передает рабочую жидкость в гидротрансформатор, создавая, таким образом, наиболее оптимальное давление в системе. Поэтому, миф о том, что автомобиль с коробкой-автомат можно завести без стартера – чистая ложь.

Шестеренчатый насос получает энергию прямо от двигателя, из чего можно сделать вывод, что при выключенном моторе давление в системе полностью отсутствует, даже если рычаг переключения АКПП находиться не в начальном состоянии. Поэтому, принудительное вращение карданного вала не сможет завести двигатель.

Планетарный ряд – используется зачастую в автоматической трансмиссии, так как считается более современным и технологичным, нежели параллельный вал, используемый в механике.


Части фрикциона – поршень заставляет двигаться чрезмерное давление масла. Сам поршень очень плотно прижимает ведущие элементы к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое, и передавать КМ ко втулке. Стоит отметить, что в АКПП находится сразу несколько таких планетарных механизмов.

Фрикционные диски передают КМ непосредственно колесам автомобиля.


Тормозная лента – используется для блокировки элементов планетарного механизма.

Гидроблок – один из наиболее сложных механизмов в АКПП, который называют «мозгами трансмиссии». Стоит отметить, что ремонт данного элемента очень дорогостоящий.

Виды АКПП

Перманентная гонка технического оснащения автомобилей, заставляет разработчиков придумывать все более изощренные технологии и конструкции, для того, чтобы обогнать конкурентов. Стоит отметить, что это положительно сказывается на развитии ходовой части ТС. Одним из наиболее важных открытий, стало изобретение автоматической коробки передач. Она сразу же начала пользоваться невероятно большим спросом, так как заметно упрощает процесс управления. К тому же она весьма простая в эксплуатации и надежная. Аналитики утверждают, что в скором будущем она полностью вытеснит из рынка МКПП.

На сегодняшний день коробка-автомат используется, как в легковых автомобилях, так и грузовиках, в независимости от типа привода.

Известно, что при управлении автомобилем с МКПП, приходится постоянно держать руку на переключателе передач, что значительно снижает концентрацию на дороге. Коробка-автомат практически лишена подобных недостатков.


Основные преимущества коробки-автомат:

  • Повышается эффективность управления;
  • Более плавный переход между передачами даже на высокой скорости;
  • Двигатель не перегружается;
  • Передачи можно переключать как вручную, так и в автоматическом режиме;

Современные АКПП, с точки зрение системы контроля и управления, можно разделить на два типа:

  • Трансмиссия с гидравлическим устройством;
  • Трансмиссия с электронным устройством, или так называемая роботизированная коробка;

Более понятным это должно стать после ознакомления с приведенным ниже примером:

«Представьте себе ситуацию, что автомобиль двигается по ровной дороге и постепенно приближается к крутому подъему. Если какое-то время просто со стороны наблюдать за этой ситуацией, то можно заметить, что после увеличения нагрузки, машина начинает терять скорость, и, следовательно, интенсивность вращения турбины также снижается. Это приводит к тому, что рабочая жидкость начинает противодействовать движению. В таком случае резко возрастает скорость циркуляции, что способствует увеличению КМ до того показателя, при котором возникнет равновесие в системе».

Такой же принцип работы и в момент начала движения автомобиля. Единственное отличие в том, что в данном случае еще задействуется и акселератор. Благодаря ему увеличивается интенсивность оборотов коленвала и насосного колеса, при том, что турбина остается неподвижной, что позволяет двигателю работать в холостом режиме. Стоит отметить, что КМ резко возрастает, и при достижении определенной отметки, гидротрансформатор начинает выполнять функции звена, которое соединяет воедино ведомый и ведущий элементы. Именно все эти моменты, позволяют во время движения значительно уменьшать уровень потребления горючего, и более эффективно проводить торможение двигателем в случае надобности.

Так для чего же тогда подключать АКПП к гидротрансформатору, если тот самостоятельно способен изменять интенсивность КМ?

Вот почему: коэффициент изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора обычно не превышает 2-3. 5. Этого мало для полноценной работы автоматической коробки.

В отличие от механической, автоматическая коробка переключает скорости с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозов. Система автоматически определяет нужную скорость с учетом скорости движения и усилия на педаль акселератора.

Помимо планетарного механизма и гидротрансформатора, АКПП включает в себя также насос, который смазывает коробку. Охлаждением масла занимается радиатор охлаждения.

Разница между коробкой-автомат у заднеприводных и переднеприводных ТС


Существует ряд отличий между компоновкой АКПП автомобилей с передним и задним приводом. Автоматическая трансмиссия переднеприводных автомобилей более компактная, и имеет отдельное отделение, которое называют – дифференциал.

Во всех других аспектах обе трансмиссии идентичны, как в конструктивном, так и функциональном плане.

Для эффективного выполнения всех функций, коробка автомат имеет следующие элементы: гидротрансформатор, узел контроля и механизм выбора режима движения.


Надеемся, что наша статья стала максимально полезной для вас, и помогла вам разобраться в принципах работы АКПП.

Видео

Оснащение автомобилей автоматической коробкой передач позволило снизить объем нагрузки, возлагаемой на водителя во время движения. Поговорим про устройство автоматической коробки передач АКПП.

Преимущества использования
Применение автоматической трансмиссии исключает необходимость постоянного пользования переключающим рычагом. Изменение скорости выполняется автоматически, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости перемещения авто и желаний водителя. По сравнению с ручной коробкой передач, автоматическая трансмиссия имеет следующие преимущества:
  • увеличивает комфортность вождения автомобиля за счет освобождения водителя;
  • автоматически и плавно производит переключения, согласовывая нагрузку двигателя, скорость движения, степень нажатия на педаль газа;
  • предохраняет двигатель и ходовую часть автомобиля от перегрузок;
  • допускает ручное и автоматическое переключение скоростей.
Автоматические коробки можно разделить на два типа. Различие заключается в системах управления и контроля за использованием трансмиссии. Для первого типа характерно, что функции управления и контроля выполняются специальным гидравлическим устройством, а во втором типе — электронным устройством. Составные части автоматических трансмиссий обоих типов практически одинаковы.

Существуют некоторые различия в компоновке и устройстве автоматической трансмиссии переднеприводного и заднеприводного автомобиля. Автоматическая трансмиссия для переднеприводных автомобилей более компактна и имеет внутри своего корпуса отделение главной передачи — дифференциал .

Принцип действия всех автоматов одинаков. Чтобы обеспечить движение и выполнения своих функций, автоматическая трансмиссия должна оснащаться следующими узлами: механизмом выбора режима движения, гидротрансформатором, узлом управления и контроля.

Из чего состоит АКПП?

  • Гидротрансформатор (1) – соответствует сцеплению в механической коробке , но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
  • Планетарный ряд (2) — соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
  • Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион (3) – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.
  • Устройство управления (4). Этот узел состоит из маслосборника (поддон коробки передач), шестеренчатого насоса и клапанной коробки.
Гидротрансформатор служит для передачи крутящего момента от двигателя к элементам АКПП. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет высокие нагрузки и вращается с большой скоростью.

Он не только передает крутящий момент, поглощает и сглаживает вибрации двигателя, но и приводит в действие масляный насос, находящийся в корпусе коробки передач. Масляный насос наполняет трансмиссионной жидкостью гидротрансформатор и создает рабочее давление в системе управления и контроля.

Поэтому неверно мнение, что автомобиль с коробкой «автомат» можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его. Насос АКПП получает энергию только от двигателя, и если он не работает, то давление в системе управления и контроля не создается, в каком бы положении не находился рычаг выбора режима движения. Следовательно, принудительное вращение карданного вала не обязывает коробку передач работать, а двигатель — вращаться.

Планетарный ряд — в отличие от механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи.

В корпусе коробки передач расположены несколько планетарных механизмов, они и обеспечивают необходимые передаточные отношения. А передача крутящего момента от двигателя через планетарные механизмы к колесам происходит с помощью фрикционных дисков, дифференциала и других устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Тормозная лента — устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

Клапанная коробка представляет систему каналов с расположенными клапанами и плунжерами, которые выполняют функции контроля и управления. Это устройство преобразует скорость движения автомобиля, нагрузку двигателя и степень нажатия на педаль газа в гидравлические сигналы. На основе этих сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически изменяются передаточные отношения в коробке передач.

    Следует отметить, что гидротрансформатор является заменителем привычного в автомобилях с механической коробкой передач сцепления. Именно поэтому в авто с «автоматом» вместо привычных трех педалей есть только педали тормоза и газа. Для движения достаточно зафиксировать рычаг переключения на «drive» и нажать педаль газа.

    В чем заключается самое главное отличие АКПП от МКПП?

    В предыдущей статье мы рассмотрели, как устроена механическая коробка переключения передач и выяснили, что переключения передачи происходит при подключении определенной шестерни, а их несколько наборов. Коробка-автомат задействует в своей работе только один набор шестерен для переключения передач, и позволяет это сделать планетарная передача.

    Планетарная передача по своим размерам небольшая – как средняя дыня, но она отвечает за передачу всех возможных передаточных чисел, а все остальные части в коробке-автомате только помогают ей успешно справляться с этой сложной задачей. Конструктивно она включает в свой состав солнечные шестерни, вслед за которыми идут сателлиты и коронная шестерня. Они могут фиксироваться в определенном положении, работая на вход или выход – тем самым, определяется передаточное число.

    Планетарная передача использует блокировку одних элементов и разблокировку других для переключения передач и состоит всего из одного центрального вала, в то время как МКПП для этого задействует сцепляющиеся между собой шестерни и параллельные валы – в этом преимущество планетарной передачи и автоматической трансмиссии в целом.

    Тормозная лента и фрикционы

    Благодаря тормозной ленте и фрикционам может выполняться блокировка тех или иных элементов планетарного ряда – а это дает возможность переключать различные передачи. Тормозная лента блокирует элементы планетарной передачи на корпус АКП (она крепится к корпусу), а фрикционы позволяют блокировать составляющие планетарного ряда между собой, предотвращая вращение блокируемых элементов против часовой стрелки. Тормозная лента имеет довольно высокую удерживающую способность и блокирует элементы планетарного ряда за счет эффекта самосжатия.

    Гидротрансформатор: демпфер крутильный колебаний, который гасит сильные толчки

    Гидротрансформатор имеет в своей конструкции турбину и насос. Между этими лопастными машинами располагается реактор (внешне выглядит, как колесо с лопатками), который является направляющим аппаратом. Он может быть легко блокирован обгонной муфтой или просто вращаться, все зависит от условий движения.

    Лопасти центробежного насоса отбрасывают на турбинное колесо масло, потоки которого, собственно, и передают крутящий момент от ДВС к АКПП. Чтобы масло циркулировало непрерывно, предусмотрены специальные зазоры между турбиной и насосом, а их лопастям еще на производстве придается определенная геометрия. Именно тот факт, что крутящий момент передается потоками масла, объясняет отсутствие жесткой связи между самой КПП и движком (в механике первичный вал соединен напрямую с двигателем). Благодаря подобной схеме возможна остановка авто без выключения двигателя.

    Однако мы говорили ранее, что просто передать крутящий момент на ведущие колеса недостаточно, необходимо его еще и качественно изменять – с этой задачей справляется реактор. Поскольку он расположен между турбиной и насосом, его лопатки располагаются на пути возвращения масла из турбины в насос. Если ректор неподвижен, то скорость масла, циркулирующего между колесами, увеличивается. И чем больше скорость циркулирующего масла, тем большее воздействие оно оказывает на колесо турбины. Реактор начинает вращаться в то момент, когда начинают сравниваться скорость насоса и обороты турбины, тем самым, снижая кинетическую энергию рабочей жидкости. Этот режим работы реактора принято называть «режимом гидромуфты».

    Иногда преобразовывать скорость и крутящий момент просто не нужно (допустим, вы едете по прямой на постоянной скорости), тогда гидротрансформатор блокируется фрикционом. Но как только условия движения меняются (перешли с постоянной скорости по прямой на подъем в гору), гидротрансформатор тут же включается в работу. При уменьшении частоты вращения турбины начнет затормаживаться реактор, вследствие чего циркулирующее масло наберет скорость и автоматически увеличит показатель крутящего момента, который передается на колеса (то есть на вал от турбины). Этого диапазона увеличения хватит для преодоления подъема без необходимости переключения на более низкую передачу.

    Каким образом включается передача?

    Переключение передач происходит без разрыва мощности – одна выключилась, тут же включается другая. Гидравлический толкатель приводится в движение давлением масла, используемого в гидротрансформаторе, после чего он давит на фрикцион. Показатель давления регулируется электроникой. В этот момент элементы фрикциона (связанные жестко с валом) застопорятся. Вал останавливается, и передача включается.

    При переключении рычага АКПП в режим «drive», на центральный вал передается крутящий момент от двигателя. Вал соединяется с солнечной шестерней, в то время как коронная шестерня блокируется фрикционом. Как только будет разблокирована коронная шестерня, она наберет свою мощность при вращении, и передача повысится. Если же электронному устройству пришла команда на понижение передачи, то вал фиксируется фрикционом, в то время как двигатель вращает солнечную шестерню планетарного ряда. В этот момент коронная шестерня теряет свою мощность и передача понижается.

    Для наглядной демонстрации устройства автоматической коробки передач, также предлагаем посмотреть видео компании Toyota.

Как ни странно, но в настоящее время АКПП (автоматическая коробка переключения передач ) набирает популярность у автолюбителей и будущих автовладельцев. (Ваш покорный слуга относится к противникам данного вида коробок). Но об этом ниже.

Итак, АКПП…

Основное назначение АКПП — такое же, как и у механики – прием, преобразование, передача и изменения направления крутящего момента. Различаются автоматы по количеству передач, по способу переключения, по и по типу применяемых актуаторов.

Работу АКПП лучше рассмотреть на конкретном примере, а именно на классической трехступенчатой коробке передач с гидравлическими актуаторами (приводами) и гидротрансформатором. Надо отметить, что существуют и преселективные АКПП.

В устройство АКПП входит:

  1. Гидротрансформатор – механизм, обеспечивающий преобразование, передачу крутящего момента, используя рабочую жидкость. Рабочая жидкость для АКПП обычно, готовое трансмиссионное масло для автоматических коробок передач. Но многие автолюбители используют жидкость для гидравлических приводов большегрузной техники (веретенку), хотя это и неправильно. Веретенка не предназначена для работы в условиях высокой скорости движения шестерен.
  2. Планетарный редуктор – узел, состоящий из «солнечной шестерни», сателлитов, и планетарного водила и коронной шестерни. Планетарка является главным узлом автоматической коробки.
  3. Система гидравлического управления – комплекс механизмов, предназначенных для управления планетарным редуктором.

Для того чтобы более полно объяснить принцип работы АКПП начнем с гидротрансформатора.

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор служит одновременно сцеплением и гидромуфтой для передачи крутящего момента к планетарному механизму.

Представьте себе две крыльчатки с лопастями, расположенными друг напротив друга на минимальном расстоянии и заключенных в одном корпусе. В нашем случае одна крыльчатка называется насосное колесо , которое соединено жестко с маховиком, вторая крыльчатка называется турбинным колесом и соединено посредством вала с планетарным механизмом. Между лопастными крыльчатками находится рабочая жидкость.

Принцип работы гидротрансформатора

Во время , при вращении маховика вращается и насосное колесо, его лопасти подхватывают рабочую жидкость и направляют ее на лопасти турбинного колеса, под действием центробежной силы. Соответственно лопасти турбинного колеса приходят в движение, но рабочая жидкость после выполнения работы отлетает от поверхности лопастей и направляется обратно на насосное колесо, тем самым тормозя его. Но не тут то было! Для изменения направления отлетающей рабочей жидкости между колесами располагается реактор , у которого так же имеются лопасти и расположены они под определенным углом. Получается следующее — жидкость от турбинного колеса возвращаясь через лопасти реактора ударяет вдогонку лопасти насосного колеса, тем самым увеличивая крутящий момент , потому что сейчас действуют две силы – двигателя и жидкости. Надо отметить, что при начале движения насосного колеса, реактор стоит неподвижно. Так продолжается до тех пор, пока обороты насосного не сравняются с оборотами турбинного колеса и стоящий неподвижно реактор только будет мешать своими лопастям – притормаживать обратное движение рабочей жидкости. Для исключения этого процесса в реакторе находится муфта свободного хода , которая позволяет реактору крутиться со скоростью крыльчаток, этот момент называется точкой сцепления .

Получается, что при достижении номинальных оборотов двигателя, сила от двигателя передается на планетарный механизм через… жидкость. Другими словами гидротрансформатор АКПП превращается в гидромуфту. Значит, крутящий момент уже передался дальше – на планетарный механизм?

Нет! Для того чтобы передать силу от двигателя, необходимо чтобы сработала муфта привода от ведущего вала. Но все по порядку…

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор состоит из:

  1. планетарных элементов
  2. муфт сцепления и тормозов
  3. ленточных тормозов

Планетарный элемент представляет собой узел из солнечной шестерни, вокруг которой расположены сателлиты, которые в свою очередь крепятся на планетарное водило. Вокруг сателлитов находится коронная шестерня. Вращаясь, планетарный элемент передает крутящий момент на ведомую шестерню.

Муфта сцепления представляет собой набор дисков и пластин, чередующихся друг с другом. Чем-то муфта АКПП представляет собой сцепление мотоцикла. Пластины муфты вращаются одновременно с ведущим валом, а вот диски соединены с элементом планетарного ряда. Для трехступенчатой коробки планетарных рядов два – первой-второй передачи и второй-третьей. Привод в действие муфты обеспечивается сжатием между собой дисков и пластин, этот работу выполняет поршень. Но поршень не может сам двигаться, в действие он приводится гидравлическим давлением.

Ленточный тормоз выполнен в виде обхватывающей пластины одного из элементов планетарного ряда и приводится в действие гидравлическим актуатором.

Для понятия работы всей коробки разберем работу одного планетарного ряда. Представим себе, что затормозилась солнечная шестерня (в центре), значит, в работе остаются коронная и сателлиты на планетарном водило. В этом случае скорость вращения водило будет меньше, чем скорость коронной шестерни. Если позволить солнечной шестерне вращаться с сателлитами, а затормозить водило, то коронная шестерня изменит направление вращения (задний ход ). Если скорости вращения коронной шестерни, водило и солнечной шестерни, будут одинаковые, планетарный ряд будет вращаться как единое целое, то есть, не преобразовывая крутящий момент (прямая передача ). После всех преобразований крутящий момент передается на ведомую шестерню и далее на хвостовик коробки. Надо отметить что мы рассматриваем принцип работы автоматической коробки передач у которой ступени расположены на одной оси, такая коробка предназначена для авто с задним приводом и передним расположением двигателя. Для переднеприводных авто, размеры коробки должны быть уменьшены, поэтому как и вводятся несколько ведомых валов.

Таким образом, затормаживая и отпуская один или несколько элементов вращения можно добиться изменения скорости вращения и изменения направления . Всем этим процессом управляет гидравлическая система управления.

Гидравлическая система управления

Гидравлическая система управления состоит из масляного насоса, центробежного регулятора, системы клапанов, исполняющих устройств и масляных каналов. Весь процесс управления зависит от скорости вращения двигателя и нагрузки на колеса. При движении с места масляный насос создает такое давление, при котором обеспечивается алгоритм фиксации элементов планетарного ряда так, что бы крутящий момент на выходе был минимальным, это и есть первая передача (как говорилось выше – затормаживается солнечная шестерня в двух ступенях). Далее при росте оборотов, давление увеличивается и в работу входит вторая ступень на уменьшенных оборотах, первая ступень работает в режиме прямой передачи. Увеличиваем еще обороты двигателя – начинает работать вся в режиме прямой передачи.

Как только нагрузка на колеса увеличится, то центробежный регулятор начнет понижать давление от масляного насоса и весь процесс переключения повторится с точностью до наоборот.

При включении пониженных передач на рычаге переключения, выбирается такая комбинация клапанов масляного насоса, при которой включение повышенных передач невозможно.

Достоинства и недостатки АКПП

Главным достоинством автоматической коробки передач , конечно, служит комфорт при вождении — дамы просто в восторге! И, бесспорно, с автоматом двигатель не работает в режиме повышенных нагрузок.

Недостатки (и они очевидны) – низкий КПД, полное отсутствие «драйва» при трогании с места, большая цена, а главное – авто с автоматом нельзя завести с «толкача»!

Подводя итоги, скажем, что выбор коробки это дело вкуса и… стиля вождения!

Коробка передач автомат и ее работа

Начинающий водитель часто теряется за рулем в интенсивном потоке автомобилей, потому что очень часто приходится выжимать сцепление, переключать рычаг коробки переключения передач, а еще нужно следить за знаками, разметкой и другими участниками движения.

Упрощением манипуляций с управлением авто служит коробка передач автомат (АКПП), которая является подспорьем не только новичкам, но и бывалым водителям, устающим от активности на дорогах мегаполисов.

Коробка передач автомат и ее работа

Устройство коробки автомат

Три разных автомобильных концерна положили начало в упрощении вождения. Планетарная механическая трансмиссия, которая состояла в переключении скоростей при помощи двух педалей, была дарована автомиру от лица Ford T. Если сравнивать ее с КПП без синхронизатора — это ценный инженерно-технический прорыв. Следующими были General Motors, представившие автомиру полуавтоматическую трансмиссию, которая всё ещё не избавила водителей от использования сцепления.

Еще один штрих в создание автомата внесла компания Chrysler. Механизм их варианта узла был дополнен гидромуфтой и повышающей передачей или овердрайвом. Так была сконструирована полуавтоматическая коробка передач.

Рассмотрим детально устройство АКПП:

  • Гидромуфта (гидротрансформатор) отвечает за передачу крутящего момента во время того, как автомобиль трогается с места;
  • Планетарный редуктор – опосредованно участвует в передаче крутящего момента;
  • «Пакет» – отвечает за переключение передач, сообщая и разобщая детали коробки;
  • Барабаны и соединительные валы;
  • Обгонная муфта смягчает удары во фрикционных муфтах во время смены передач, в особых режимах работы отключает торможение двигателем.

Общее устройство АКПП

Работа автоматической коробки передач

Автоматическая КПП управляется группой золотников, распределяющих потоки масла в область фрикционных муфт и тормозных лент. Эта автоматика бывает:

  1. Гидравлической;
  2. Электронной.

Первая характеризуется давлением специальной жидкости при нажатии водителем на педаль газа. Автомат информируется о её положении и переключает золотники. Во втором случае золотники приводятся в движение соленоидами, которые соединены с управляющим блоком при помощи проводов. ЭБУ перемещает соленоид, основываясь на анализе показателей движения авто.

Принцип работы АКПП

Типы автоматических КПП и их особенности

Исходя из особенностей функционирования, различают несколько типов автоматической коробки передач:

  • Роботизированная;
  • Гидравлическая;
  • Вариаторная.

Автоматизированная гидравлическая коробка передач относится к категории классики автомобилестроения. Изюминкой трансмиссии считается отсутствие связи работы двигателя и колёс. При помощи двух турбин крутящий момент передается через рабочую жидкость.

Однако благодаря научно-техническому прогрессу управление такими коробками на сегодняшний день осуществляется электронными устройствами. Это позволяет расширить «спецэффекты» таких коробок зимним или спортивным режимом, прошивкой для экономичной езды и возможностью переключать передачи в ручном режиме. По сравнению с механической коробкой такой автомат показывает больший расход ГСМ.

Роботизированная механика, Manual Transmission Automatically Shifted (MTA) или по-простому «робот» является симбиозом автомата и механики. Большим плюсом такой коробки считается уровень расхода топлива, который более экономен, чем на механике. Роботизированная трансмиссия хороша для спокойной и обыденной езды за рулем. Стоит только «притопить» педаль газа и водитель сразу ощущает рывки от переключения передач. Сам узел коробки передач не тяжелый и стоимость ее сравнительно невысокая.

Роботизированная механическая коробка передач с учетом всех её недостатков стала модернизироваться некоторыми автопромами. Компания Volkswagen дополнила MTA двумя сцеплениями, диски каждого управляют разными передачами: четными и нечетными. Такая коробка существенно удорожала благодаря доработке, но слегка нивелировала предыдущие недостатки работы.

Вариаторная трансмиссия поразила своих пользователей отсутствием фиксированного передаточного числа. Continuously Variable Transmission характеризуется тем, что крутящий момент изменяется плавно. Вариатор работает синхронно и размеренно, он обеспечивает плавность переключения передач, сохраняя этим сбалансированную скорость.

Если водитель привык «слышать» свою машину, то такая коробка скорее доставит ему дискомфорт, чем удовольствие от управления. Для таких ценителей разработан режим, позволяющий руками «выбирать передачи», чувствовать их переключение словно автомобиль оснащен обычной АКПП.

Выделяют еще адаптивную коробку переключения передач, точнее, это не отдельный тип коробки, а скорее особый тип управления переключением АКПП. Автомат этого вида сам подстраивается под привычки и манеру езды водителя, определяя их на основании анализа собранных данных:

  • Тип разгона и интенсивность набора скорости;
  • Предпочтительный режим движения;
  • При разгоне с максимальным ускорением включается спортивный режим;
  • При резком задействовании педали тормоза осуществляется переход на пониженные передачи и спорт-режим торможения.

Адаптивная коробка передач обучается нравам водителя за 10 минут и осуществляет переключение передач соразмерно выводам, сделанным из наблюдения за стилем езды.

Существенным минусом этого вида коробки передач является неприспособленность езды по пробкам: долгое стояние или обрывчатое движение в плотном потоке «переучивает» адаптивную коробку на новый лад. В дальнейшем она переключается так, словно водитель все еще находится в пробке.

АКПП и правила эксплуатации

После того как водитель завел двигатель, необходимо нажать на тормоз и перевести рычаг автоматической КП в то положение, которое предусматривает задуманное движение, плавно отпустить педаль тормоза и нажать на газ. Для того чтобы притормозить надо плавно отпустить акселератор, если требуется полная остановка или возникла необходимость в экстренном торможении, нужно полностью нажать на педаль тормоза. Основные стандартные режимы коробки:

  • Паркинг – остановочный режим, который полностью блокирует движение автомобиля;
  • Драйв – стандартный режим, в котором авто находится в движении;
  • Реверс – режим отвечающий за задний ход;
  • Нейтраль – обеспечивает свободное движение машины в любом направлении, используется для краткосрочной буксировки в случае необходимости;
  • «4-3-2-L» режимы, используемые для движения в различных дорожных условиях, обозначают возможное количество передач;
  • Типтроник или стептроник – позволяют переключать передачи вручную;
  • «Кickdown» или «Sport» способствуют особому раскручиванию двигателя и переключению на пониженную передачу;
  • D3 и D2 – пониженные передачи для особых дорожных условий.

Некоторые коробки оснащены специальным режимом зимней езды, он обозначен снежинкой.

Правила эксплуатации коробки автомат очень просты:

  1. Заводится машина при положении рычага «Паркинг» или «Нейтраль» с полностью выжатой педалью тормоза;
  2. Если нужно припарковать авто, необходимо задействовать ручной тормоз, а потом перевести рычаг на отметку «Паркинг»;
  3. Нельзя раскачивать машину в случае, если она застряла в сугробе или грязи, потому что переключение между режимами «Драйв» и «Реверс» можно выполнять только при полной остановке авто;
  4. Движение в зимнее время осуществлять в специальном режиме;
  5. Буксировать авто с АКПП можно в том случае, если коробка «под завязку» залита маслом.Стоит применить принцип 50/50: буксировать на далее чем на 50 км со скоростью, не превышающей 50 км/ч. Правда, существует некоторое исключение для отдельных марок. Mercedes можно транспортировать только на эвакуаторе, а для Honda скорость и дальность транспортировки существенно уменьшены.
  6. Нельзя экстремально эксплуатировать авто, осуществлять дрифт с заносами, потому что есть огромный риск перегреть АКПП и спалить её.

Механика или автомат – что лучше?

На эту тему автомобилисты спорят много лет и до хрипоты, но никак не придут к единому мнению. Все зависит от того, что водитель любит больше. Если нравится контролировать машину, дорогу, ситуацию, прогнозировать манёвры и динамику из осуществления, тогда, бесспорно, нужно выбирать механическую коробку ПП. Если же водителю хочется степенности, неторопливости и «отдыха» за рулем, тогда автомат — это оптимальный выбор.

Опыт использования авто с разными коробками позволил сгруппировать плюсы и минусы по их видам. Положительные черты механики:

  • Динамика разгона;
  • Экономия топлива и трансмиссионного масла;
  • Легче заводится в зимний период;
  • Проще и дешевле ремонтируется;
  • Спокойно переносит пробуксовки.

Отрицательные моменты эксплуатации механической КПП:

  • Сложность в вождении для новичков;
  • Новички запросто могу спалить сцепление по неопытности;
  • Ресурс двигателя меньше за счет того, что механика дает возможность раскрутить двигатель до отсечки.

Минусы автоматической коробки ПП:

  • Разгоняется медленнее механики, особенно если речь идет о классическом варианте;
  • В ней обычно 4 скорости;
  • Расход топлива больше, если речь идет о классической коробке автомат;
  • Сложно заводится в зимний период;
  • Увеличенный по сравнению с механикой расход трансмиссионного масла;
  • Ремонт узла обходится дорого;
  • Стоимость авто с АКПП выше.

Преимущества автоматической коробки передач:

  • Простота в управлении автомобилем;
  • Современные автоматы экономят топливо;
  • Разгон классики АКПП меньше, но если брать в рассмотрение вариатор, то динамика разгона ничем не хуже, чем на МКПП, а в некоторых случаях даже выше;
  • Ресурс самого узла трансмиссии и двигателя значительно выше.

Так что вопрос «Что лучше?» никогда не получит однозначного ответа, потому что приверженцы и одно и второго механизма были, есть и всегда будут.

Что такое виртуальная машина и как она работает

Хотя виртуальные машины работают как отдельные компьютеры с отдельными операционными системами и приложениями, их преимущество заключается в том, что они остаются полностью независимыми друг от друга и от физического хост-компьютера. Программное обеспечение, называемое гипервизором или диспетчером виртуальных машин, позволяет одновременно запускать разные операционные системы на разных виртуальных машинах. Это позволяет запускать виртуальные машины Linux, например, в ОС Windows или запускать более раннюю версию Windows в более современной ОС Windows.

Кроме того, поскольку виртуальные машины не зависят друг от друга, они чрезвычайно переносимы. Вы можете практически мгновенно переместить виртуальную машину с гипервизора на другой гипервизор на совершенно другой машине.

Благодаря своей гибкости и портативности виртуальные машины обеспечивают множество преимуществ, например:

  • Экономия затрат — запуск нескольких виртуальных сред из одной части инфраструктуры означает, что вы можете значительно сократить объем физической инфраструктуры.Это увеличивает вашу прибыль, уменьшая потребность в обслуживании почти такого же количества серверов и экономя на затратах на обслуживание и электроэнергии.
  • Гибкость и скорость — Развернуть виртуальную машину относительно легко и быстро, и это намного проще, чем подготовка совершенно новой среды для ваших разработчиков. Виртуализация значительно ускоряет процесс запуска сценариев разработки и тестирования.
  • Сокращение времени простоя — ВМ настолько портативны, что их легко перемещать с одного гипервизора на другой на другой машине — это означает, что они являются отличным решением для резервного копирования на случай неожиданного сбоя хоста.
  • Масштабируемость — виртуальные машины позволяют легко масштабировать приложения, добавляя дополнительные физические или виртуальные серверы для распределения рабочей нагрузки между несколькими виртуальными машинами. В результате вы можете повысить доступность и производительность своих приложений.
  • Преимущества безопасности — поскольку виртуальные машины работают в нескольких операционных системах, использование гостевой операционной системы на виртуальной машине позволяет запускать приложения с сомнительной безопасностью и защищает операционную систему хоста.Виртуальные машины также позволяют лучше проводить судебную экспертизу безопасности и часто используются для безопасного изучения компьютерных вирусов, изолируя вирусы, чтобы не подвергать риску их хост-компьютер.

Что такое виртуальная машина (ВМ) и как она работает?

Виртуальные машины стали возможными благодаря технологии виртуализации. Виртуализация использует программное обеспечение для имитации виртуального оборудования, которое позволяет нескольким виртуальным машинам работать на одной машине. Физическая машина называется хостом, а работающие на ней виртуальные машины называются гостями.

Этот процесс управляется программным обеспечением, известным как гипервизор. Гипервизор отвечает за управление и предоставление ресурсов, таких как память и хранилище, от хоста до гостей. Он также планирует операции на виртуальных машинах, чтобы они не перекрывали друг друга при использовании ресурсов. ВМ работают только при наличии гипервизора для виртуализации и распределения ресурсов хоста. В виртуализации используются два типа гипервизоров.

Гипервизоры

типа 1 (также известные как гипервизоры без операционной системы) изначально устанавливаются на базовое физическое оборудование.Виртуальные машины напрямую взаимодействуют с хостами для распределения аппаратных ресурсов без каких-либо дополнительных промежуточных уровней программного обеспечения. Хост-машины с гипервизорами типа 1 используются только для виртуализации. Их часто можно найти в серверных средах, таких как корпоративные центры обработки данных. Некоторые примеры гипервизоров типа 1 включают Citrix Hypervisor и Microsoft Hyper-V. Отдельный инструмент управления необходим для обработки гостевых действий, таких как создание новых экземпляров виртуальной машины или управление разрешениями.

Гипервизоры типа 2 (также называемые размещенными гипервизорами) работают в операционной системе хост-компьютера.Размещенные гипервизоры передают запросы виртуальных машин операционной системе хоста, которая затем предоставляет соответствующие физические ресурсы каждому гостю. Гипервизоры типа 2 медленнее, чем их аналоги типа 1, поскольку каждое действие виртуальной машины должно сначала пройти через операционную систему хоста. В отличие от гипервизоров на «голом железе», гостевые операционные системы не привязаны к физическому оборудованию. Пользователи могут запускать виртуальные машины и использовать свои компьютерные системы как обычно. Это делает гипервизоры типа 2 подходящими для частных пользователей или малых предприятий, у которых нет выделенных серверов для виртуализации.

Этот поворот парадокса кота Шредингера имеет важное значение для квантовой теории

Каково это быть одновременно живым и мертвым?

Этот вопрос раздражал и вдохновлял венгерско-американского физика Юджина Вигнера в 1960-х годах. Его разочаровывали парадоксы, возникающие из-за капризов квантовой механики — теории, управляющей микроскопическим миром, которая предполагает, среди многих других парадоксальных вещей, что до тех пор, пока квантовая система не будет обнаружена, она не обязательно будет обладать определенными свойствами.Возьмем знаменитый мысленный эксперимент его коллеги-физика Эрвина Шредингера, в котором кошка оказывается в ловушке в ящике с ядом, который высвобождается при распаде радиоактивного атома. Радиоактивность — это квантовый процесс, поэтому, как гласит история, до того, как коробку откроют, атом и распался, и не распался, оставив несчастную кошку в подвешенном состоянии — так называемая суперпозиция между жизнью и смертью. Но испытывает ли кошка нахождение в суперпозиции?

Вигнер обострил парадокс, представив своего друга (человека), запертого в лаборатории, измеряющего квантовую систему.Он утверждал, что абсурдно говорить, что его друг существует в суперпозиции того, что он видел и не видел распад, пока Вигнер не откроет дверь лаборатории. «Мысленный эксперимент с «другом Вигнера» показывает, что вещи могут стать очень странными, если за наблюдателем также наблюдают», — говорит Нора Тишлер, квантовый физик из Университета Гриффита в Брисбене, Австралия.

Теперь Тишлер и ее коллеги провели версию теста друга Вигнера. Объединив классический мысленный эксперимент с другой квантовой головоломкой, называемой запутанностью — явлением, связывающим частицы на огромных расстояниях, — они также вывели новую теорему, которая, как они утверждают, накладывает сильнейшие ограничения на фундаментальную природу реальности.Их исследование, опубликованное 17 августа в выпуске Nature Physics , имеет отношение к той роли, которую сознание может играть в квантовой физике, и даже к необходимости замены квантовой теории.

Новая работа — «важный шаг вперед в области экспериментальной метафизики», — говорит квантовый физик Эфраим Стейнберг из Университета Торонто, не участвовавший в исследовании. «Это начало того, что, как я ожидаю, станет огромной программой исследований».

Дело вкуса

До тех пор, пока в 1920-х годах не появилась квантовая физика, физики ожидали, что их теории будут детерминированными и будут с уверенностью предсказывать результаты экспериментов.Но квантовая теория кажется вероятностной по своей сути. Версия учебника — иногда называемая копенгагенской интерпретацией — говорит, что пока свойства системы не измерены, они могут охватывать бесчисленное множество значений. Эта суперпозиция коллапсирует в одно состояние только тогда, когда за системой наблюдают, и физики никогда не могут точно предсказать, каким будет это состояние. Вигнер придерживался популярной в то время точки зрения, согласно которой сознание каким-то образом вызывает коллапс суперпозиции. Таким образом, его гипотетический друг увидит определенный результат, когда она или он произведет измерение, и Вигнер никогда не увидит ее или его в суперпозиции.

С тех пор эта точка зрения потеряла популярность. «Люди, занимающиеся основами квантовой механики, быстро отвергают точку зрения Вигнера как призрачную и нечеткую, потому что она делает наблюдателей особенными», — говорит Дэвид Чалмерс, философ и когнитивист из Нью-Йоркского университета. Сегодня большинство физиков сходятся во мнении, что неодушевленные объекты могут выводить квантовые системы из состояния суперпозиции посредством процесса, известного как декогеренция. Конечно, исследователи, пытающиеся манипулировать сложными квантовыми суперпозициями в лаборатории, могут обнаружить, что их тяжелая работа разрушена столкновением быстрых частиц воздуха с их системами.Поэтому они проводят свои испытания при сверхнизких температурах и стараются изолировать свои аппараты от вибраций.

За десятилетия возникло несколько конкурирующих квантовых интерпретаций, использующих менее мистические механизмы, такие как декогеренция, для объяснения того, как суперпозиции разрушаются без привлечения сознания. Другие интерпретации придерживаются еще более радикальной позиции, что коллапса вообще нет. У каждого есть свой странный и замечательный подход к тесту Вигнера. Наиболее экзотическим является взгляд на «множество миров», который гласит, что всякий раз, когда вы проводите квантовое измерение, реальность расщепляется, создавая параллельные вселенные, чтобы приспособиться к каждому возможному результату.Таким образом, друг Вигнера разделился бы на две копии и, «с достаточно хорошей супертехнологией», он действительно мог бы измерить, что человек находится в суперпозиции вне лаборатории, говорит квантовый физик и поклонник многих миров Лев Вайдман из Тель-Авивского университета.

Альтернативная «Бомовская» теория (названная в честь физика Дэвида Бома) утверждает, что на фундаментальном уровне квантовые системы обладают определенными свойствами; мы просто недостаточно знаем об этих системах, чтобы точно предсказать их поведение. В этом случае у друга есть единственный опыт, но Вигнер все же может определить, что этот человек находится в суперпозиции из-за его собственного невежества. Напротив, относительный новичок в этом блоке, называемый интерпретацией КБизма, искренне охватывает вероятностный элемент квантовой теории (КБизм, произносится как «кубизм», на самом деле является сокращением от квантового байесовства, отсылки к работе математика 18-го века Томаса Байеса о вероятности.) QBисты утверждают, что человек может использовать квантовую механику только для расчета того, как откалибровать его или ее убеждения о том, что он или она будет измерять в эксперименте. «Результаты измерения должны рассматриваться как личные для агента, который проводит измерение», — говорит Рюдигер Шак из Ройал Холлоуэй, Лондонский университет, один из основателей QBism.Согласно постулатам кбизма, квантовая теория ничего не может сказать вам о лежащем в основе состоянии реальности, и Вигнер не может использовать ее, чтобы размышлять об опыте своего друга.

Другая интригующая интерпретация, называемая ретропричинностью, позволяет событиям в будущем влиять на прошлое. «С точки зрения ретрокаузального подхода друг Вигнера действительно что-то переживает», — говорит Кен Уортон, физик из Университета штата Сан-Хосе, который является сторонником этой точки зрения, искажающей время. Но то «что-то», что друг переживает в точке измерения, может зависеть от выбора Вигнером того, как наблюдать за этим человеком позже.

Проблема в том, что каждая интерпретация одинаково хороша — или плоха — для предсказания результатов квантовых тестов, так что выбор между ними зависит от вкуса. «Никто не знает, каково решение, — говорит Стейнберг. «Мы даже не знаем, является ли список потенциальных решений, которые у нас есть, исчерпывающим».

Другие модели, называемые теориями коллапса, делают проверяемые предсказания. Эти модели опираются на механизм, который заставляет квантовую систему коллапсировать, когда она становится слишком большой, объясняя, почему кошки, люди и другие макроскопические объекты не могут находиться в суперпозиции.Ведутся эксперименты по поиску сигнатур таких обвалов, но пока ничего не нашли. Квантовые физики также помещают в суперпозицию все более крупные объекты: в прошлом году команда из Вены сообщила, что сделала это с молекулой из 2000 атомов. Большинство квантовых интерпретаций говорят, что нет никаких причин, по которым эти усилия по увеличению суперпозиций не должны продолжаться вечно, предполагая, что исследователи могут разработать правильные эксперименты в нетронутых лабораторных условиях, чтобы можно было избежать декогеренции. Теории коллапса, однако, утверждают, что предел однажды будет достигнут, независимо от того, насколько тщательно были подготовлены эксперименты. «Если вы попытаетесь манипулировать классическим наблюдателем — скажем, человеком — и рассматривать его как квантовую систему, он немедленно рухнет», — говорит Анджело Басси, квантовый физик и сторонник теорий коллапса из Университета Триеста в Италии.

Способ понаблюдать за другом Вигнера

Тишлер и ее коллеги считали, что анализ и проведение эксперимента с другом Вигнера может пролить свет на ограничения квантовой теории.Они были вдохновлены новой волной теоретических и экспериментальных работ, в которых исследовалась роль наблюдателя в квантовой теории путем включения запутанности в классическую установку Вигнера. Скажем, вы берете две частицы света или фотоны, поляризованные так, что они могут колебаться горизонтально или вертикально. Фотоны также могут быть помещены в суперпозицию вибраций горизонтально и вертикально одновременно, точно так же, как парадоксальный кот Шредингера может быть и живым, и мертвым до того, как его увидят.

Такие пары фотонов могут быть подготовлены вместе — запутаны — так что их поляризации всегда оказываются противоположными при наблюдении. Это не может показаться странным, если только вы не помните, что эти свойства не фиксированы, пока они не измерены. Даже если один фотон передается физику по имени Алиса в Австралии, а другой транспортируется ее коллеге Бобу в лабораторию в Вене, запутанность гарантирует, что, как только Алиса наблюдает за своим фотоном и, например, обнаруживает, что его поляризация горизонтальна. , поляризация фотона Боба мгновенно синхронизируется с вертикальной вибрацией.Поскольку кажется, что два фотона сообщаются со скоростью, превышающей скорость света, что запрещено его теориями относительности, это явление глубоко обеспокоило Альберта Эйнштейна, который назвал его «жутким действием на расстоянии».

Эти опасения оставались теоретическими до 1960-х годов, когда физик Джон Белл изобрел способ проверить, действительно ли реальность является жуткой или может ли быть более приземленное объяснение корреляции между запутанными партнерами. Белл представил теорию здравого смысла, которая была бы локальной, то есть такой, в которой влияния не могли бы передаваться между частицами мгновенно.Кроме того, она была детерминистской, а не вероятностной по своей сути, поэтому экспериментальные результаты в принципе можно было бы предсказать с уверенностью, если бы только физики лучше понимали скрытые свойства системы. И это было реалистично, что для квантового теоретика означает, что системы будут обладать этими определенными свойствами, даже если на них никто не смотрит. Затем Белл рассчитал максимальный уровень корреляций между рядом запутанных частиц, который могла поддерживать такая локальная, детерминированная и реалистичная теория.Если этот порог был нарушен в эксперименте, то одно из предположений, лежащих в основе теории, должно быть ложным.

С тех пор были проведены такие «тесты Белла» с серией водонепроницаемых версий, выполненных в 2015 году, и они подтвердили жуткость реальности. «Квантовые основы — это область, которая была экспериментально начата [теоремой] Белла, которой уже более 50 лет. И мы потратили много времени на повторную реализацию этих экспериментов и обсуждение того, что они означают», — говорит Стейнберг. «Очень редко люди могут придумать новый тест, выходящий за рамки Белла.

Цель команды из Брисбена состояла в том, чтобы вывести и проверить новую теорему, которая сделала бы именно это, обеспечив еще более строгие ограничения — границы «локального дружелюбия» — на природу реальности. Как и теория Белла, воображаемая исследователями теория носит локальный характер. Они также явно запрещают «супердетерминизм», то есть настаивают на том, что экспериментаторы могут свободно выбирать, что измерять, не подвергаясь влиянию событий в будущем или далеком прошлом. (Белл неявно предполагал, что экспериментаторы тоже могут делать свободный выбор. ) Наконец, команда предписывает, что когда наблюдатель производит измерение, результатом является реальное единичное событие в мире — оно не связано ни с кем и ни с чем.

Для проверки дружелюбия местных жителей требуется хитрая установка с участием двух «супернаблюдателей», Алисы и Боба (которые играют роль Вигнера), которые наблюдают за своими друзьями Чарли и Дебби. У Алисы и Боба есть собственный интерферометр — устройство, используемое для управления пучками фотонов. Перед измерением поляризации фотонов находятся в суперпозиции горизонтальной и вертикальной.Пары запутанных фотонов подготавливаются таким образом, что если поляризация одного из них считается горизонтальной, поляризация его партнера должна немедленно измениться на вертикальную. Один фотон из каждой запутанной пары отправляется в интерферометр Алисы, а его партнер — в интерферометр Боба. В этом тесте Чарли и Дебби на самом деле не друзья. Скорее, они являются вытеснителями луча перед каждым интерферометром. Когда фотон Алисы попадает в вытеснитель, его поляризация эффективно измеряется, и он отклоняется либо влево, либо вправо, в зависимости от направления поляризации, в котором он попадает. Это действие играет роль друга Алисы Чарли, «измеряющего» поляризацию. (Дебби также находится в интерферометре Боба.)

Затем Алиса должна сделать выбор: она может немедленно измерить новый отклоненный путь фотона, что было бы эквивалентно открытию двери лаборатории и спрашиванию Чарли, что он видел. Или она может позволить фотону продолжить свое путешествие, пройдя через второй вытеснитель луча, который рекомбинирует левый и правый пути — эквивалентно закрытой двери лаборатории.Затем Алиса может напрямую измерить поляризацию своего фотона, когда он выходит из интерферометра. На протяжении всего эксперимента Алиса и Боб независимо друг от друга выбирают, какие измерения использовать, а затем сравнивают записи, чтобы вычислить корреляции, наблюдаемые в серии запутанных пар.

Тишлер и ее коллеги провели 90 000 запусков эксперимента. Как и ожидалось, корреляции нарушили первоначальные границы Белла — и, что особенно важно, они также нарушили новый порог локальности. Команда также может изменить установку, чтобы уменьшить степень запутанности между фотонами, отправив один из пары в обход, прежде чем он войдет в свой интерферометр, мягко нарушив идеальную гармонию между партнерами. Когда исследователи провели эксперимент с этим немного более низким уровнем запутанности, они обнаружили точку, в которой корреляции все еще нарушали границу Белла, но не локальную дружественность. По словам Тишлера, этот результат доказал, что два набора границ не эквивалентны и что новые ограничения локального удобства более строгие. «Если вы нарушаете их, вы больше узнаете о реальности», — добавляет она. А именно, если ваша теория говорит, что «друзей» можно рассматривать как квантовые системы, то вы должны либо отказаться от локальности, признать, что измерения не имеют единого результата, с которым должны соглашаться наблюдатели, либо допустить супердетерминизм.Каждый из этих вариантов имеет глубокие — и, по мнению некоторых физиков, явно неприятные — последствия.

Переосмысление реальности

«Документ представляет собой важное философское исследование, — говорит Мишель Рейли, соучредитель Turing, компании по квантовым вычислениям, расположенной в Нью-Йорке, которая не участвовала в работе. Она отмечает, что физики, изучающие квантовые основы, часто изо всех сил пытались придумать осуществимый тест, подтверждающий их большие идеи. «Я в восторге от того, что за философскими исследованиями стоит эксперимент, — говорит Рейли.Стейнберг называет эксперимент «чрезвычайно элегантным» и хвалит команду за решение тайны роли наблюдателя в измерении.

Хотя неудивительно, что квантовая механика вынуждает нас отказываться от допущения здравого смысла — физики знали это от Белла — «прогресс здесь заключается в том, что мы сужаемся до того, какое из этих предположений оно есть», — говорит Уортон, который также был не является частью исследования. Тем не менее, отмечает он, сторонники большинства квантовых интерпретаций не потеряют сна.Поклонники ретрокаузальности, такие как он сам, уже примирились с супердетерминизмом: по их мнению, их не шокирует то, что будущие измерения влияют на прошлые результаты. Между тем сторонники квантовой биологии и сторонники теории многих миров давно отбросили требование, согласно которому квантовая механика предписывает единственный результат, с которым должен согласиться каждый наблюдатель.

И бомовская механика, и модели спонтанного коллапса уже благополучно отказались от локальности в ответ на Белла. Кроме того, модели коллапса говорят, что настоящим макроскопическим другом нельзя манипулировать как квантовой системой.

Вайдман, который также не принимал участия в новой работе, однако менее воодушевлен ею и критикует отождествление друга Вигнера с фотоном. Методы, использованные в статье, «смехотворны; друг должен быть макроскопическим», — говорит он. Философ физики Тим Модлин из Нью-Йоркского университета, который не участвовал в исследовании, согласен. «Никто не считает фотон наблюдателем, если только вы не панпсихик», — говорит он. Поскольку ни один физик не задается вопросом, можно ли поместить фотон в суперпозицию, Модлин считает, что в эксперименте не хватает остроты.«Это что-то исключает — просто то, что никто никогда не предлагал», — говорит он.

Тишлер принимает критику. «Мы не хотим преувеличивать то, что мы сделали», — говорит она. Ключом к будущим экспериментам будет увеличение размера «друга», добавляет член команды Говард Уайзман, физик из Университета Гриффита. По его словам, наиболее драматичным результатом будет использование искусственного интеллекта, воплощенного в квантовом компьютере, в качестве друга. Некоторые философы размышляли о том, что такая машина может иметь опыт, подобный человеческому, и эта позиция известна как гипотеза сильного ИИ, отмечает Уайзман, хотя пока никто не знает, окажется ли эта идея верной.Но если гипотеза верна, общий искусственный интеллект (ИИК) на квантовой основе будет микроскопическим. Таким образом, с точки зрения моделей спонтанного коллапса, он не вызовет коллапс из-за своего размера. Если бы такой тест был проведен и граница дружественности к местным условиям не была нарушена, этот результат означал бы, что сознание ОИИ не может быть помещено в суперпозицию. В свою очередь, этот вывод предполагает, что Вигнер был прав в том, что сознание вызывает коллапс. «Не думаю, что доживу до такого эксперимента, — говорит Уайзман. — Но это было бы революционно.

Рейли, однако, предупреждает, что физики, надеющиеся, что будущий ОИИ поможет им разобраться в фундаментальном описании реальности, ставят телегу впереди лошади. «Для меня не исключено, что квантовые компьютеры станут тем сдвигом парадигмы, который приведет нас к ОИИ», — говорит она. «В конечном счете, нам нужна теория всего, чтобы построить ОИИ на квантовом компьютере, и точка, и точка».

Это требование может исключить более грандиозные планы.Но команда также предлагает более скромные промежуточные тесты с участием систем машинного обучения в качестве друзей, что нравится Стейнбергу. Такой подход «интересен и провокационен», говорит он. «Становится возможным, что вычислительные устройства большего и большего масштаба могут быть фактически измерены квантовым способом».

Ренато Реннер, квантовый физик из Швейцарского федерального технологического института Цюриха (ETH Zurich), делает еще более сильное заявление: вне зависимости от того, можно ли будет проводить будущие эксперименты, говорит он, новая теорема говорит нам, что квантовая механика должна быть заменены. В 2018 году Реннер и его коллега Даниэла Фраухигер из ETH Zurich опубликовали мысленный эксперимент, основанный на подруге Вигнера, и использовали его для вывода нового парадокса. Их установка отличается от установки команды из Брисбена, но также включает четырех наблюдателей, чьи измерения могут запутаться. Реннер и Фраухигер подсчитали, что если наблюдатели применяют квантовые законы друг к другу, они могут прийти к разным результатам в одном и том же эксперименте.

«Новая статья — еще одно подтверждение того, что у нас есть проблемы с современной квантовой теорией», — говорит Реннер, не участвовавший в работе.Он утверждает, что ни одна из сегодняшних квантовых интерпретаций не может выйти из так называемого парадокса Фраухигера-Реннера, если ее сторонники не признают, что им все равно, дает ли квантовая теория согласованные результаты. По словам Реннера, КБисты предлагают наиболее приемлемые способы побега, потому что с самого начала они говорят, что квантовую теорию нельзя использовать для вывода о том, что будут измерять другие наблюдатели. «Однако меня все еще беспокоит: если все это только личное для меня, как я могу сказать что-то важное для вас?» он добавляет.Сейчас Реннер работает над новой теорией, которая предлагает набор математических правил, позволяющих одному наблюдателю понять, что другой должен увидеть в квантовом эксперименте.

Тем не менее, те, кто твердо верит, что их любимая интерпретация верна, не видят особой ценности в исследовании Тишлера. «Если вы считаете, что квантовая механика нездорова и нуждается в замене, то это полезно, потому что она сообщает вам новые ограничения», — говорит Вайдман. — Но я не согласен, что это так — множество миров объясняет все.

На данный момент физикам придется продолжать соглашаться, не соглашаясь, какая интерпретация лучше или нужна совершенно новая теория. «На этом мы остановились в начале 20-го века — мы искренне запутались в этом», — говорит Рейли. «Но эти исследования — именно то, что нужно сделать, чтобы все обдумать».

Отказ от ответственности: автор часто пишет для Института фундаментальных вопросов, который спонсирует исследования в области физики и космологии и частично финансирует исследование группы из Брисбена.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

Замена биопсии звуком
Хроническими заболеваниями печени и циррозом страдают более 5,5 миллионов человек в США. Исследователи, финансируемые NIBIB, разработали метод преобразования звуковых волн в изображения печени, который обеспечивает новый неинвазивный, безболезненный подход к поиску опухолей или тканей, поврежденных заболеванием печени. Устройство магнитно-резонансной эластографии (МРЭ) помещается над печенью пациента до того, как он войдет в аппарат МРТ.Затем он пропускает через печень звуковые волны, которые МРТ может обнаружить и использовать для определения плотности и состояния ткани печени. Этот метод более безопасен и удобен для пациента, а также дешевле, чем традиционная биопсия. Поскольку МРЭ способен распознавать очень незначительные различия в плотности ткани, есть вероятность, что его также можно использовать для выявления рака.

Новый МРТ только для детей
МРТ потенциально является одним из лучших методов визуализации для детей, поскольку, в отличие от КТ, в нем нет потенциально вредного ионизирующего излучения. Однако одной из самых сложных задач, с которыми сталкиваются специалисты МРТ, является получение четкого изображения, особенно если пациент ребенок или у него есть какое-либо заболевание, которое не позволяет ему оставаться неподвижным в течение длительного периода времени. В результате многим маленьким детям требуется анестезия, что увеличивает риск для здоровья пациента. NIBIB финансирует исследования, направленные на разработку надежной МРТ для детей. Создавая педиатрическую катушку, специально предназначенную для небольших тел, изображение можно визуализировать более четко и быстро, и это потребует меньше навыков оператора МРТ.Это сделает МРТ дешевле, безопаснее и доступнее для детей. Более быстрая визуализация и компенсация движения также могут принести пользу и взрослым пациентам.

Другой исследователь, финансируемый NIBIB, пытается решить эту проблему с другой стороны. Он разрабатывает систему коррекции движения, которая может значительно улучшить качество изображений для МРТ-исследований. Исследователи разрабатывают оптическую систему слежения, которая сможет сопоставлять и адаптировать импульсы МРТ к изменениям позы пациента в режиме реального времени.Это улучшение может снизить стоимость (поскольку из-за низкого качества придется проводить меньше повторных МРТ-исследований), а также сделать МРТ жизнеспособным вариантом для многих пациентов, которые не могут оставаться неподвижными во время исследования, и уменьшить количество анестезии, используемой для МРТ. Экзамены.

Определение агрессивности опухоли
Традиционная МРТ, в отличие от ПЭТ или ОФЭКТ, не может измерять скорость метаболизма. Тем не менее, исследователи, финансируемые NIBIB, обнаружили способ введения специализированных соединений (гиперполяризованный углерод 13) пациентам с раком простаты для измерения скорости метаболизма опухоли.Эта информация может дать быструю и точную картину агрессивности опухоли. Мониторинг прогрессирования заболевания может улучшить прогнозирование риска, что имеет решающее значение для пациентов с раком предстательной железы, которые часто выбирают выжидательный подход.

Энтропия в машинном обучении для начинающих

Эта статья была опубликована в рамках блога по науке о данных.

Введение

В этой статье основное внимание уделяется пониманию работы энтропии путем изучения основополагающей концепции теории вероятностей, того, как работает формула, ее значение и почему она важна для алгоритма дерева решений.

Но что такое энтропия?

 

Происхождение энтропии

Термин энтропия был впервые введен немецким физиком и математиком Рудольфом Клаузиусом и использовался в области термодинамики.

В 1948 году Клод Э. Шеннон , математик и инженер-электрик, опубликовал статью Математическая теория связи , в которой он рассмотрел вопросы измерения информации, выбора и неопределенности.Шеннон был также известен как «отец теории информации» , поскольку он изобрел область теории информации.

« Теория информации — это математический подход к изучению кодирования информации наряду с количественным определением, хранением и передачей информации».

В своей статье он намеревался математически измерить статистическую природу «потерянной информации» в сигналах телефонной линии. Работа была направлена ​​на решение проблемы, как лучше закодировать информацию, которую хочет передать отправитель.Для этой цели была разработана информационная энтропия как способ оценки содержания информации в сообщении, которая является мерой неопределенности, уменьшенной сообщением.

Итак, мы знаем, что основной мерой в теории информации является энтропия. Английское значение слова «энтропия»: это состояние беспорядка, замешательства и дезорганизации. Давайте рассмотрим это понятие более подробно.

Но обо всем по порядку, что это за информация ?   Какую «информацию» я имею в виду?

Говоря простыми словами, мы знаем, что информация — это некоторые факты, полученные о чем-то или о ком-то.Условно мы можем понять, что информация — это то, что можно хранить, передавать или передавать как переменные, которые в дальнейшем могут принимать разные значения. Другими словами, переменная — это не что иное, как единица хранения. Таким образом, мы получаем информацию из переменной, видя ее значение, точно так же, как мы получаем детали (или информацию) из сообщения или письма, читая его содержимое.

Энтропия измеряет «количество информации», присутствующей в переменной. Теперь эта сумма оценивается не только на основе количества различных значений, присутствующих в переменной, но и на основе количества сюрпризов, которые содержит это значение переменной.Позвольте мне объяснить, что я имею в виду под степенью неожиданности.  

Допустим, вы получили сообщение, которое является повторением предыдущего текста, то это сообщение совершенно не информативно. Однако, если в сообщении раскрываются результаты захватывающих выборов в США, то это, безусловно, очень информативно. Это говорит нам о том, что количество информации в сообщении или тексте прямо пропорционально количеству сюрприза, доступного в сообщении.

Следовательно, можно интуитивно понять, что это хранение и передача информации связаны с количеством информации в этой переменной. Теперь это можно распространить и на результат определенного события. Например, событие бросает честную монету, которая будет иметь два равновероятных исхода. Это даст меньше информации, то есть, другими словами, будет меньше неожиданностей , так как в результате честной монеты выпадет либо орел, либо решка. Следовательно, подбрасывание правильной монеты имеет более низкую энтропию.

В теории информации энтропия случайной величины представляет собой средний уровень « информации », «неожиданности» или «неопределенности», присущих возможным результатам переменной.

То есть, чем определеннее или детерминированнее событие, тем меньше информации оно будет содержать. Короче говоря, информация — это увеличение неопределенности или энтропии.

Вся эта теория хороша, но чем она нам полезна? Как мы применяем это в наших повседневных моделях машинного обучения?

Чтобы понять это, давайте сначала быстро посмотрим, что такое дерево решений и как оно работает.

 

Прохождение дерева решений

Дерево решений, метод контролируемого обучения, представляет собой иерархический оператор if-else, который представляет собой не что иное, как набор правил или также известен как критерии разделения, основанные на операторах сравнения признаков.

Алгоритм дерева решений, который является очень широко используемой моделью и имеет огромное количество приложений, может использоваться как для задач регрессии, так и для задач классификации. Ниже приведен пример бинарной классификации, в которой тип автомобиля классифицируется как седан или спортивный грузовик. Алгоритм находит связь между переменной отклика и предикторами и выражает эту связь в виде древовидной структуры.

Эта блок-схема состоит из корневого узла, узлов-ветвей и конечных узлов.Корневой узел — это исходные данные, узлы ветвей — это правила принятия решений, тогда как конечные узлы — это результат решений, и эти узлы не могут быть далее разделены на ветви.

Источник

Следовательно, это графическое изображение всех возможных результатов решения проблемы, основанное на определенных условиях или в соответствии с указанными правилами. Модель обучается путем создания нисходящего дерева, а затем это обученное дерево решений используется для проверки новых или невидимых данных, чтобы классифицировать эти случаи по категориям.

Важно отметить, что по замыслу алгоритм дерева решений пытается построить дерево, в котором наименьшие листовые узлы однородны по зависимой переменной. Однородность в целевой переменной означает, что в результате есть запись только одного типа, т. е. в конечном узле, который указывает тип автомобиля: седан или спортивный грузовик. Иногда проблема заключается в том, что дерево ограничено, что означает, что оно вынуждено перестать расти, или исчерпаны функции, которые можно использовать для разбиения ветви на более мелкие конечные узлы, в таком сценарии целевая переменная не является однородной, а результат все еще остается смесь типов автомобилей.

Как алгоритм дерева решений выбирает функцию и каков порог или точка пересечения этой функции для построения дерева? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно углубиться в вечнозеленую концепцию любого алгоритма машинного обучения, да… вы правильно догадались! Это действительно функция потерь!

 

Функция стоимости в дереве решений

Алгоритм дерева решений узнает, что он создает дерево из набора данных посредством оптимизации функции стоимости.В случае проблем классификации стоимость или функция потерь являются мерой нечистоты в целевом столбце узлов, принадлежащих корневому узлу.

Примесь есть не что иное, как неожиданность или неопределенность , имеющиеся в информации, которую мы обсуждали выше. В данном узле примесь является мерой смеси разных классов или, в нашем случае, смеси разных типов автомобилей в переменной Y. Следовательно, примесь также называется неоднородностью, присутствующей в информации или в каждом узле.

Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму эту примесь в листовых (или конечных) узлах. Это означает, что целевая функция состоит в том, чтобы уменьшить примесь (то есть неопределенность или неожиданность) целевого столбца или, другими словами, повысить однородность переменной Y при каждом разделении заданных данных.

Чтобы понять целевую функцию, нам нужно понять, как вычисляется примесь или неоднородность целевого столбца. Есть две метрики для оценки этой примеси: энтропия и Джини.В дополнение к этому, чтобы ответить на предыдущий вопрос о том, как дерево решений выбирает атрибуты, существуют различные методы разделения, включая хи-квадрат, индекс Джини и энтропию, однако основное внимание здесь уделяется энтропии, и мы далее исследуем, как она помогает создать дерево.

Давненько я не говорил о многих теоретических вещах. Давайте сделаем одно: я предлагаю вам кофе, и мы проведем эксперимент. У меня есть коробка, полная равного количества пакетиков кофе двух вкусов: карамельного латте и обычного капучино. Вы можете выбрать любой из вкусов, но с закрытыми глазами. Самое интересное: если вы получите пакетик с карамельным латте, вы можете перестать читать эту статью 🙂 или если вы получите пакетик для капучино, вам придется прочитать статью до конца 🙂

Это затруднительное положение, когда вам придется решать, и это ваше решение, которое может привести к результатам с равной вероятностью, есть не что иное, как состояние максимальной неопределенности. В случае, если у меня были только пакетики кофе с карамельным латте или пакетики капучино, тогда мы знаем, каким был бы результат, и, следовательно, неопределенность (или неожиданность) будет равна нулю.

Вероятность получить каждый результат пакета карамельного латте или пакета капучино:

P (кофейный пакет == карамельный латте) = 0,50

P(кофейный пакет == капучино) = 1 – 0,50 = 0,50

Когда у нас есть только один результат либо латте с карамелью, либо пакетик для капучино, то при отсутствии неопределенности вероятность события равна:

P (кофейный пакетик == карамельный латте) = 1

P(кофейный пакет == капучино) = 1 – 1 = 0

Существует связь между неоднородностью и неопределенностью; чем неоднороднее событие, тем больше неопределенность. С другой стороны, чем менее разнородно или, так сказать, однороднее событие, тем меньше неопределенность. Неопределенность выражается как Джини или Энтропия.

 

Как на самом деле работает энтропия?

Клод Э. Шеннон выразил эту связь между вероятностью и неоднородностью или примесью в математической форме с помощью следующего уравнения:

h (x) = — Σ (P I * log 2 P I )


Неопределенность или примесь представлены как логарифм по основанию 2 вероятности категории (p i ).Индекс (i) относится к количеству возможных категорий. Здесь i = 2, так как наша задача — бинарная классификация.

Это уравнение графически изображается симметричной кривой, как показано ниже. По оси x отложена вероятность события, а по оси Y отмечена неоднородность или примесь, обозначаемая H(X). Мы подробно рассмотрим, как работает кривая, а затем проиллюстрируем расчет энтропии для нашего эксперимента со вкусом кофе.

Источник: Slideplayer

Журнал 2 p i  обладает очень уникальным свойством: когда есть только два исхода, говорят, что вероятность события = p i  равна 1 или 0.50, то в таком сценарии log 2 p i  принимает следующие значения (без учета отрицательного члена):

p i = 1 р я = 0,50
журнал 2 р я логарифм 2  (1) = 0 log 2  (0,50) = 1 

Теперь приведенные выше значения вероятности и log 2 p i  представлены следующим образом:

Подвох, когда вероятность p i становится равной 0, тогда значение log 2 p 0 движется к бесконечности и кривая меняет форму на:

Энтропия или мера примеси может принимать значение только от 0 до 1, так как вероятность колеблется от 0 до 1, и, следовательно, нам не нужна описанная выше ситуация. Итак, чтобы вернуть кривую и значение log 2 p i к нулю, мы умножаем log 2 p i на вероятность, т.е. на само p i .

Таким образом, выражение принимает вид (p i * log 2 p i ) и log 2 p i  возвращает отрицательное значение, и чтобы удалить этот отрицательный эффект, мы умножаем результат с отрицательным знаком и уравнение, наконец, становится:

H(X) = – Σ (p i * log 2 p i )

Теперь это выражение можно использовать, чтобы показать, как изменяется неопределенность в зависимости от вероятности события.

Кривая окончательно принимает следующие значения:

Эта шкала энтропии от 0 до 1 предназначена для задач бинарной классификации. Для задачи множественной классификации указанное выше соотношение сохраняется, однако масштаб может измениться.

 

Расчет энтропии в Python

Оценим энтропию для трех различных сценариев. Событие Y — получение пакетика с карамельным латте. Формула неоднородности или примеси для двух разных классов выглядит следующим образом:

H(X) = – [(p i * log 2 p i ) + (q i * log 2 q i )]

где,

p i  = вероятность Y = 1 i.е. вероятность успеха события

q i = Вероятность Y = 0, т.е. вероятность отказа события

Случай 1:

Вкус кофе Количество пакетов     Вероятность
Латте с карамелью 7 0,7
Капучино 3 0,3
Итого 10 1

 

Н(Х) = – [(0. 70 * log 2  (0,70)) + (0,30 * log 2  (0,30))] = 0,88129089

Это значение 0,88129089 является мерой неопределенности, когда дается коробка, полная пакетиков кофе, и предлагается вытащить один из пакетиков, когда есть семь пакетиков со вкусом карамельного латте и три пакетика со вкусом капучино.

Случай 2:

Вкус кофе Количество пакетов     Вероятность
Латте с карамелью 5 0.5
Капучино 5 0,5
Итого 10 1

H(X) = – [(0,50 * log 2  (0,50)) + (0,50 * log 2  (0,50))] = 1

Случай 3:

Вкус кофе Количество пакетов     Вероятность
Латте с карамелью 10 1
Капучино 0 0
Итого 10 1

Н(Х) = – [(1. 0 * log 2  (1,0) + (0 * log 2  (0)] ~= 0

В сценариях 2 и 3 видно, что энтропия равна 1 и 0 соответственно. В сценарии 3, когда у нас есть только один вкус пакетика с кофе, карамельный латте, и убраны все пакетики со вкусом капучино, тогда неопределенность или неожиданность также полностью устранены, а вышеупомянутая энтропия равна нулю. Затем мы можем сделать вывод, что информация присутствует на 100%.

Таким образом, мы можем измерить неопределенность, доступную при выборе между любым из пакетиков кофе из коробки.Теперь, как алгоритм дерева решений использует это измерение примеси для построения дерева?

 

Использование энтропии в дереве решений

Как мы видели выше, в деревьях решений функция стоимости заключается в минимизации неоднородности конечных узлов. Таким образом, цель состоит в том, чтобы найти атрибуты и в пределах этих атрибутов порог, чтобы при разделении данных на две части мы достигли максимально возможной однородности или, другими словами, привели к максимальному падению энтропии в пределах двух уровней дерева. .

На корневом уровне энтропия целевого столбца оценивается по формуле, предложенной Шенноном для энтропии. В каждой ветви энтропия, вычисленная для целевого столбца, является взвешенной энтропией. Взвешенная энтропия означает взвешивание каждого атрибута. Веса — это вероятность каждого из классов. Чем больше уменьшение энтропии, тем больше полученной информации.

Прирост информации — это закономерность, наблюдаемая в данных, и снижение энтропии.Его также можно рассматривать как энтропию родительского узла за вычетом энтропии дочернего узла. Рассчитывается как 1 – энтропия. Прирост энтропии и информации для трех описанных выше сценариев выглядит следующим образом:

Энтропия Получение информации
Чемодан 1 0,88129089 0,11870911
Ящик 2 1 0
Чемодан 3 0 1

Оценка энтропии и прироста информации на уровне узла:

У нас есть следующее дерево с четырьмя значениями в корневом узле, которое разделено на первый уровень, имеющий одно значение в одной ветви (скажем, ветвь 1) и три значения в другой ветви (ветвь 2). Энтропия в корневом узле равна 1,

.

Источник: GeeksforGeeks

Теперь, чтобы вычислить энтропию в дочернем узле 1, веса берутся как ⅓ для ветви 1 и ⅔ для ветви 2 и рассчитываются по формуле энтропии Шеннона. Как мы видели выше, энтропия для дочернего узла 2 равна нулю, потому что в этом дочернем узле есть только одно значение, что означает отсутствие неопределенности и, следовательно, отсутствие неоднородности.

H(X) = – [(1/3 * log 2 (1/3)) + (2/3 * log 2 (2/3))] = 0.9184

Прирост информации для приведенного выше дерева представляет собой уменьшение средневзвешенной энтропии.

Прирост информации = 1 – (¾ * 0,9184) – (¼ *0) = 0,3112

 

Примечания

Информационная энтропия или энтропия Шеннона определяет количество неопределенности (или неожиданности), связанной со значением случайной величины или результатом случайного процесса. Его значение в дереве решений заключается в том, что он позволяет нам оценить примесь или неоднородность целевой переменной.

Впоследствии, для достижения максимального уровня однородности в переменной ответа, дочерние узлы создаются таким образом, что общая энтропия этих дочерних узлов должна быть меньше, чем энтропия родительского узла.

Каталожные номера:

Родственные

Интерпретируемость и объяснимость: черный ящик машинного обучения — BMC Software

Интерпретируемость связана с тем, насколько точно модель машинного обучения может связать причину со следствием.Объяснимость связана со способностью параметров, часто скрытых в Deep Nets, оправдывать результаты.

Это длинная статья. Подождите, и к концу вы поймете:

  • Чем интерпретируемость отличается от объяснимости
  • Почему модель должна быть интерпретируемой и/или объяснимой
  • Кто работает над решением проблемы черного ящика и как

Что такое интерпретируемость?

От Chipotle болит живот? Ускоряет ли громкий шум потерю слуха? Женщины менее агрессивны, чем мужчины? Если модель машинного обучения может создать определение этих отношений, она интерпретируема.

Все модели должны начинаться с гипотезы. Человеческое любопытство побуждает существо интуитивно догадываться, что одна вещь связана с другой. «Хм… несколько чернокожих, застреленных полицейскими… кажется, несоразмерно другим расам… может быть что-то системное?» Проводить исследования.

Люди создают внутренние модели для интерпретации своего окружения. В области машинного обучения эти модели можно протестировать и проверить как точные или неточные представления мира.

Интерпретируемость означает, что причина и следствие могут быть определены.

Если модель может принимать входные данные и регулярно получать одни и те же выходные данные, модель интерпретируема:

  • Если вы переедаете макароны за обедом и у вас всегда проблемы со сном, ситуация интерпретируема.
  • Если все опросы 2016 года показали победу демократов и кандидат от республиканцев вступил в должность, все эти модели показали низкую интерпретируемость. Если цель опросов состоит в том, чтобы иметь хорошую модель, что институт журналистики вынужден делать — сообщать правду — тогда ошибка показывает, что их модели нуждаются в обновлении.

Низкая интерпретируемость

Интерпретируемость не представляет проблемы в сценариях с низким уровнем риска. Если модель рекомендует фильмы для просмотра, это может быть задачей с низким уровнем риска. (Если только вы не один из крупных поставщиков контента, и все ваши рекомендации отстой до такой степени, что люди считают, что они тратят свое время впустую, но вы понимаете картину). Если модель определяет, какой цвет будет вашим любимым цветом в течение дня, или генерирует простые йогические цели, на которых вы должны сосредоточиться в течение дня, они играют в игры с низкими ставками, и интерпретируемость модели не требуется.

Необходимость высокой интерпретируемости

Иногда требуется высокая интерпретируемость, чтобы обосновать, почему одна модель лучше другой.

В Moneyball у скаутов старой школы была интерпретируемая модель, которую они использовали для выбора хороших игроков в бейсбольные команды; это не были модели машинного обучения, но скауты разработали свои методы (по сути, алгоритм) для выбора того, какой игрок будет хорошо выступать в одном сезоне по сравнению с другим. Но главный тренер хотел изменить этот метод.

Чтобы методы Билли Бина заработали, а методология прижилась, его модель должна была быть легко интерпретируемой, когда она противоречила всему, что считалось верным в отрасли. Высокая интерпретируемость модели выигрывает аргументы.

Риск и ответственность

В игре с высокими ставками желательна модель с высокой интерпретируемостью. Модели с высокой интерпретируемостью приравниваются к возможности привлечь к ответственности другую сторону. И когда модели предсказывают, есть ли у человека рак, люди должны нести ответственность за принятое решение.Модели с высокой интерпретируемостью и поддержание высокой интерпретируемости в качестве стандарта проектирования могут помочь укрепить доверие между инженерами и пользователями.

Уже достаточно плохо, когда цепочка инстанций не позволяет человеку поговорить со стороной, ответственной за принятие решения. Гораздо хуже, когда нет ответственной стороны, и это модель машинного обучения, на которую все возлагают ответственность. Наказание модели за ее действия не является возмездием.

Когда «Теранос» не смогла получить точных результатов «по одной капле крови», люди могли отказаться от поддержки компании и наблюдать за тем, как она и ее мошеннические лидеры становятся банкротами.

Наконец, высокая интерпретируемость позволяет людям играть в систему. Если учитель раздает критерий, показывающий, как он оценивает тест, все, что нужно сделать учащемуся, — это проиграть свои ответы на тест. Если учитель является фанатиком Мира Уэйна , ученик знает, что нужно рассказывать анекдоты Миру Уэйна. Или, если учитель действительно хочет убедиться, что ученик понимает процесс того, как бактерии расщепляют белки в желудке, тогда ученику не следует описывать существующие виды белков и бактерий. Вместо этого они должны сразу же перейти к тому, что делают бактерии.

Студенты поняли, что автоматическая система оценивания или SAT не могут понять, что написано на их экзаменах. Каким-то образом студенты получили доступ к информации легко интерпретируемой модели. Классификаторы машинного обучения на роботах-грейдерах оценивали более длинные слова выше, чем более короткие; это было так просто. Строка из 10-долларовых слов может быть оценена выше, чем полное предложение со словами за 5 центов, подлежащим и сказуемым.

Как сообщает VICE, «Генератор BABEL доказал, что вы можете иметь полную бессвязность, то есть одно предложение не имеет ничего общего с другим», и при этом получать высокую оценку от алгоритмов». Студенты, конечно, воспользовались.

Я сам работал в области НЛП, и они все еще не лишены недостатков, но люди создают способы, с помощью которых алгоритм узнает, является ли текст просто тарабарщиной или является чем-то хотя бы умеренно связным.

Что такое объяснимость?

Модели машинного обучения часто называют моделями черного ящика, потому что они позволяют предварительно заданному количеству пустых параметров или узлов присваивать значения алгоритму машинного обучения. В частности, этап обратного распространения отвечает за обновление весов на основе его функции ошибок.

Чтобы предсказать, когда человек может умереть — забавная игра, которую можно сыграть при расчете премии по страхованию жизни, и странная ставка, которую человек делает против своей собственной жизни при покупке пакета страхования жизни — модель будет использовать свои входные данные и выведите процентную вероятность того, что данный человек доживет до 80 лет.

Ниже приведено изображение нейронной сети. Входы желтые; выходы оранжевые.Подобно рубрике общей оценки, объяснимость показывает, насколько важен каждый из параметров, все синие узлы, влияют на окончательное решение.

В этой нейронной сети скрытые слои (два столбца синих точек) будут черным ящиком.

Например, у нас есть следующие входные данные:

  • Возраст
  • Показатель ИМТ
  • Количество лет, проведенных за курением
  • Категория карьеры

Если бы эта модель имела высокую объяснимость, мы могли бы, например, сказать :

  • Категория карьеры важна примерно на 40 %
  • Количество лет, проведенных в курении, имеет значение на 35 %
  • Возраст важен на 15 %
  • Показатель ИМТ важен на 10 %

не всегда необходимо

Объяснимость становится важной в области машинного обучения, потому что часто она не очевидна. Объясняемость часто не нужна. Инженер по машинному обучению может построить модель, даже не задумываясь об ее объяснимости. Это дополнительный шаг в процессе сборки — как пристегиваться ремнем безопасности во время вождения автомобиля. Автомобилю не нужно работать, но он предлагает страховку в случае аварии.

Преимущество глубокой нейронной сети для инженеров заключается в том, что она создает черный ящик параметров, таких как фальшивые дополнительные точки данных, которые позволяют модели основывать свои решения.Эти поддельные точки данных неизвестны инженеру. Черный ящик или скрытые слои позволяют модели создавать ассоциации между заданными точками данных для прогнозирования лучших результатов. Например, если мы решаем, как долго кому-то осталось жить, и используем данные о карьере в качестве входных данных, возможно, модель сама сортирует карьеры по вариантам карьеры с высоким и низким риском.

Возможно, мы проверяем узел и видим, что он связан друг с другом рабочими нефтяной вышки, подводными сварщиками и лодочными поварами. Возможно, нейронная сеть связывает продолжительность жизни этих людей и помещает заполнитель в глубокую сеть, чтобы связать их. Если бы мы исследовали отдельные узлы в черном ящике, мы могли бы заметить, что эта кластеризация интерпретирует водную карьеру как работу с высоким риском.

На предыдущей диаграмме каждая линия, соединяющая желтую точку с синей, может представлять собой сигнал, взвешивающий важность этого узла при определении общей оценки результата.

  • Если этот сигнал высокий, этот узел важен для общей производительности модели.
  • Если этот сигнал низкий, узел не имеет значения.

При таком понимании мы можем определить объяснимость как:

Знание того, что представляет собой один узел и насколько это важно для производительности модели.

Вопрос «как»?

Задачи классификации изображений интересны тем, что обычно единственными предоставляемыми данными являются последовательности пикселей и метки данных изображения. Общая цель использования данных изображения состоит в том, чтобы определить, какие объекты находятся на изображении. Если вы должны ввести изображение собаки, то на выходе должно быть «собака». Как это происходит, может быть совершенно неизвестно, и, пока модель работает (высокая интерпретируемость), часто не возникает вопроса, как это сделать.

В алгоритмах обнаружения изображений, обычно сверточных нейронных сетях, их первые слои будут содержать ссылки на затенение и обнаружение краев. Человеку никогда не приходилось явно определять край или тень, но, поскольку и то, и другое является общим для каждой фотографии, функции группируются как единый узел, и алгоритм оценивает узел как значимый для прогнозирования конечного результата.Модель обнаружения изображений становится более объяснимой.

Компания Google недавно извинилась за результаты своей модели. Как говорится в заголовке, их алгоритм выдал расистские результаты. Модели машинного обучения обычно не используются для принятия единого решения. Они созданы, как программное обеспечение и компьютеры, чтобы снова и снова принимать множество решений. Модели машинного обучения предназначены для принятия масштабных решений. Если эти решения содержат предубеждения в отношении одной расы или одного пола и влияют на поведение этих групп людей, то это может привести к очень большой ошибке.

То же самое, если сказать одному ребенку, что он может получить конфету, а другому сказать, что нельзя. Это решение приучит ребенка принимать поведенческие решения без конфет. С ML это происходит в масштабе и для всех. И, что очень важно, в большинстве случаев люди, которых это касается, не имеют оснований заявлять о предвзятости. Они просто знают, что происходит что-то, чего они не совсем понимают.

В поддержку объяснимости

Для энтузиастов-активистов объяснимость важна для инженеров машинного обучения, чтобы гарантировать, что их модели не принимают решения на основе пола, расы или любых других данных, которые они хотят сделать неоднозначными. Решения, которые модели принимают на основе этих элементов, могут быть серьезными или ошибочными от модели к модели.

К счастью, в свободном, демократическом обществе есть люди, такие как активисты и журналисты в мире, которые держат компании в узде и пытаются указать на эти ошибки, как в Google, до того, как будет причинен какой-либо вред. В обществе с независимыми подрядчиками и множеством удаленных работников у корпораций нет диктаторских правил, позволяющих создавать плохие модели и внедрять их на практике. Работникам во многих компаниях легче сообщать о своих выводах другим, и, что еще более важно, они могут исправить любые ошибки, которые могут ускользнуть, пока они заняты своей повседневной рутинной работой.

Хорошая коммуникация и демократическое правление обеспечивают саморегулирующееся общество. Это устойчиво верно в устойчивой инженерии и хаос-инжиниринге. Это верно, когда вы избегаете корпоративной спирали смерти. Это причина поддерживать объяснимые модели. Объяснимые модели (XAI) улучшают взаимодействие при принятии решений.

Изучая объяснимые компоненты модели машинного обучения и настраивая эти компоненты, можно скорректировать общий прогноз. Чтобы указать на еще одну горячую тему в другом спектре, Google провела конкурс на Kaggle в 2019 году, чтобы «покончить с гендерной предвзятостью в разрешении местоимений».По сути, в процессах естественного языка (НЛП) используется метод, называемый разрешением кореферентности, для связывания местоимений с их существительными. Задача машинного обучения — предсказывать местоимение «она» после использования слова «Шона».

Шона любит гонки. Это ее любимый вид спорта.

Разрешение Coreference отобразит:

  • Shauna → ее
  • гонки → оно

Этот метод может увеличить известную информацию в наборе данных в 3-5 раз, заменив все неизвестные сущности – она, его, его, их, их — с реальной сущностью, к которой они относятся — Джессика, Сэм, игрушки, Bieber International.Цель конкурса состояла в том, чтобы раскрыть внутренний механизм, объясняющий пол, и перепроектировать его, чтобы отключить.

Можно подумать, что крупные компании не борются за устранение этих проблем, но их инженеры активно собираются вместе для их рассмотрения. Экономически это увеличивает их доброжелательность.

Я совсем немного пользовался Гуглом в этой статье, а Гугл не один ум. Google — небольшой город, в котором работает около 200 000 человек, и почти столько же временных работников, и его влияние не поддается исчислению.У Amazon 900 000 сотрудников, наверное, аналогичная ситуация с временными работниками. Это слишком много людей, чтобы существовала большая секретность. В свое время в Enron работало 29 000 человек.

Решение проблемы с черным ящиком

Наконец, чтобы покончить с Google, Susan Ruyu Qi написала статью с хорошим аргументом в пользу того, почему Google DeepMind мог решить проблему с черным ящиком. Дело в том, что объяснимость — основная проблема, которую активно решает область машинного обучения. Поскольку все решают одну и ту же проблему со многих сторон, очень трудно будет что-то действительно плохое проскользнуть у кого-то под носом незамеченным.

Компьютеры всегда привлекали аутсайдеров общества, людей, против которых всегда работают большие системы. Эти люди каждый день смотрят в зеркало на аномалии; они идеальные сторожевые псы для полировки строк кода, определяющих, с кем обращаться. Объяснимость и интерпретируемость добавляют наблюдаемый компонент в модели машинного обучения, позволяя сторожевым псам делать то, что они уже делают.

Есть надежда и на новое поколение 20-летних, которые научились ценить осведомителей.Они поддерживают независимый моральный кодекс, который превыше всего. Если вы мне не верите: как вы думаете, почему еще они прыгают с работы на работу?

Дополнительные ресурсы

Ознакомьтесь с блогом BMC по машинному обучению и большим данным и соответствующими ресурсами:

Как работает система кругового орошения


Начните с основ

Машины с центральным круговым циклом

десятилетиями использовались в ирригации. Центральные круговые дождевальные машины, один из нескольких типов механизированных оросительных машин, могут привести к увеличению урожайности и снижению потерь воды по сравнению с другими методами орошения, такими как орошение затоплением. Но как именно работает центральный шарнир? Давайте сначала обсудим некоторые компоненты, которые помогут объяснить концепцию.

Учи жаргон!

Точка поворота — Центральная точка, вокруг которой перемещается стержень. Здесь вода поступает в поворотные трубы и находится панель управления.

Панель управления – Элемент оборудования, прикрепленный к точке поворота, который дает команды центральному круговому механизму. Панели управления считаются «мозгом» машины.Они управляют запуском, остановкой, изменением направления, ездой по мокрому или сухому грунту и многим другим. Доступны различные панели управления, и вы можете выбрать панели с очень простыми функциями, как упоминалось ранее, или цифровые панели, которые можно запрограммировать для работы с передовыми технологиями орошения.

Приводной блок/приводная башня — Приводной блок или приводная башня — это часть машины, которая касается земли и содержит компоненты, необходимые для движения машины. Он состоит из несущей балки, трансмиссии, колес и различных структурных опор.

Пролет — Длинные трубы между узлами привода называются пролётами. Пролеты состоят из основного водопровода, разбрызгивателей и несущей конструкции из ферм, удерживающих вес между башнями.

Tower Box – На каждом приводном блоке расположен Tower Box. Этот отсек управляет компонентами привода, сообщая ему, что нужно двигаться в правильном направлении и как долго.

Последний стандартный приводной блок – Последний стандартный приводной блок, или LRDU, является последней опорой на обычной круговой системе или последней опорой перед угловым рычагом или надстройкой круговой системы, которая расширяет ваши орошаемые гектары.Ниже вы узнаете о важности LRDU.

Центральные шарниры

Как следует из названия, центральные круговые дождевальные машины орошают по кругу вокруг центральной центральной точки. Шарниры способны подавать воду, удобрения, химикаты и гербициды. Эта универсальность может повысить эффективность методов орошения за счет использования одной машины для выполнения нескольких функций.

Большинство машин с центральным поворотным механизмом питаются от электросети либо от генератора, либо от общего источника питания.Поворотные устройства используют для работы как 120, так и 480 вольт переменного тока (VAC). 120 В переменного тока используется в качестве цепи управления, питающей цепь безопасности, прямое и обратное движение шкворня и, точнее, движение последнего штатного привода (LRDU). 480 В переменного тока является силовой цепью и обеспечивает необходимую энергию для движения приводов.

 

Элементы управления и механизмы

Панель управления поворотной установки управляет основными функциями машины.В зависимости от того, какая панель управления у поворотной системы, элементы управления будут разными, но принцип работы будет одинаковым. Когда команда вводится в панель управления, электрический сигнал посылается вниз по оси до тех пор, пока он не достигнет последнего стандартного привода. Затем напряжение 480 В перем. тока проходит по кабелю двигателя от опорной коробки к двигателю. LRDU перемещается вперед или назад в зависимости от показаний панели управления.

Когда поворотный узел движется, его ведет последний обычный привод. LRDU перемещается до тех пор, пока рычаг переключателя, соединяющий последний пролет с предпоследней башней, не потянется на угол, который активирует следующую башню.Затем обе башни перемещаются до тех пор, пока не будет активирована следующая башня, и это продолжается вниз по оси, пока все башни не переместятся.

На видео ниже вы можете увидеть два микропереключателя и вращающуюся кулачковую пластину/рычаг переключателя, расположенные в корпусе башни. При перемещении внешних пролетов управляющая тяга поворачивает кулачковую пластину в направлении микропереключателя хода. Когда внутренняя опора догоняет внешнюю опору, кулачковая пластина вращается в противоположном направлении до тех пор, пока микропереключатель хода не отключится, что приведет к остановке опоры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.