В соответствии с условиями эксплуатации к двигателям наибо­лее часто предъявляют требование поддержания постоянства частоты вращения коленчатого вала. Поэтому в большинстве автоматических регуляторов, предназначенных для этой цели, чувствительный элемент измеряет именно этот регулируемый параметр — частоту вращения, и в случае отклонения ее от заданного значения вырабатывается воздействие на орган управ­ления двигателем с целью восстановления нарушенного режима. Выработка регулятором регулирующего воздействия, пропор­ционального отклонению регулируемого параметра от заданного значения, соответствует принципу регулирования Ползунова— Уатта, на котором основана работа всех ранее рассмотренных автоматических регуляторов.

Однако этот принцип имеет существенный недостаток, свя­занный с тем, что такой регулятор вырабатывает регулирующее воздействие на орган управления двигателем только тогда, когда заданный режим работы уже нарушен. Как отмечалось, регули­рующее воздействие у таких регуляторов тем интенсивнее, чем значительнее отклонение регулируемого параметра от заданного значения.

Этот недостаток послужил одной из причин поиска новых принципов регулирования, призванных улучшить динамические качества регулируемых объектов.

Дифференциальное уравнение двигателя подсказывает пути поиска таких новых принципов регулирования. Действительно, в большинстве случаев регулируемый параметр ? изменяется во времени вследствие изменения нагрузки ?_д. Поэтому для регулирования можно использовать не параметр ?, получающий приращения вследствие изменения нагрузки ?_д, а саму на­грузку ?_д. Такой принцип регулирования, предложенный Понселе в 1830 г. (рис. 184), можно осуществить механически, если вал 4 двигателя и вал 6 потребителя связать упругой муфтой 5, выполняющей роль чувствительного элемента. Относительный угол поворота вала 6 по отношению к валу 4 увеличивается при возрастании нагрузки двигателя и уменьшается с падением по­следней. Поэтому на валы 4 и 6 устанавливают жестко соединен­ные с ними зубчатые колеса 3 и 7 с одинаковым числом зубьев, связанные соответственно с зубчатыми колесами 2 и 8, причем колесо 8 и вал 9 вращаются с одинаковой частотой, а колесо 2 скреплено с валом 9 ходовым винтом 1. Изменение нагрузки вы­зывает поворот колеса 2 относительно вала 9, в связи с чем под­вижное колесо 2 имеет некоторое осевое перемещение и через систему рычагов воздействует на дроссельную заслонку 10, изменяющую подачу рабочего тела. В связи с этим предполагали, что система регулирования будет точнее поддерживать постоян­ство угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Дифференциальное уравнение (116) двигателя свидетельствует о том, что регулирующее воздействие ? на орган управления дви­гателем может зависеть от изменения не только значения ? (ре­гулируемого параметра) или ?_д (нагрузки), но и от значения производной d?/dt по времени. Действительно, в соответствии с уравнением

угловое ускорение (замедление) коленчатого вала появляется одновременно с изменением нагрузки М_с и значение его пропорционально разности крутящего момента М двигателя и момен­та М_с сопротивления.

Таким образом, производ­ная d?/dt может иметь большое  значение в начальный момент изменения нагрузки, когда изме­нение регулируемого параметра ср вследствие инерционности уста­новки еще слишком мало.

В этом случае регулятор, воспринимающий d?/dt начинает интенсивно воздействовать на орган управления двигателем значительно раньше регулятора, воспринимающего только ? (в соответствии с принципом Ползунова—Уатта).

Такой принцип регулирования был предложен в 1845 г. братьями Сименс.

Регулятор их конструкции (рис. 185) представляет собой диф­ференциальную систему передачи, зубчатое колесо 6 которой жестко связано с валом 5 двигателя. Вращение колеса 6 через дифференциальное колесо 7 передается колесу 8 и маховику 10, стремящемуся сохранить постоянство частоты вращения.

При медленном изменении частоты вращения вала 5 махо­вик 10 может синхронно изменить свою частоту вращения и тогда поводок 4 останется неподвижным (система регулирования импульса не получит). Однако чем более резко изменится частота вращения вала 5 (чем больше его ускорение), тем больше ска­жется инерционность маховика 10 и тем больше повернутся по­водок 4, связанный с дроссельной заслонкой.

В регуляторах Сименс перестановочная сила пропорциональна ускорению и поэтому ее воздействие на орган управления совпа­дает с началом изменения скоростного режима машины.

Позже были разработаны более компактные чувствительные элементы, реагирующие на угловое ускорение. Один из таких чувствительных элементов — акселерометр показан на рис. 186. При сбросе или набросе нагрузки появляется угловое ускоре­ние, и валик 1, деформируя пружину 2, получает некоторый угол поворота относительно муфты 3, сохраняющей прежнюю угловую скорость. Бегунки 5 при этом пе­рекатываются по наклонной по­верхности шайбы 4 и создают ре­гулирующее воздействие в виде перемещения Штока 6.

Однако вскоре поняли, что ре­гуляторы, работающие в соответ­ствии с принципом Поселе или братьев Сименс, не могут быть использованы самостоятельно в качестве автоматических регуляторов частоты вращения колен­чатого вала двигателя, так как в процессе работы они не могут поддерживать определенного заданного скоростного режима. Позже было установлено, что применение регуляторов, рабо­тающих в соответствии с принципом Понселе или принципом братьев Сименс, возможно только при совместной работе с чув­ствительным элементом, действующим в соответствии с прин­ципом Ползунова—Уатта, как это показано на рис. 186. Такая совместная работа повышает качество автоматического регули­рования.

Регуляторы, объединяющие в своей работе по крайней мере два принципа регулирования, получили впоследствии название двухимпульсных.