О важнейших принципах автоматического управления




По мере развития техники автоматического регулирования и становления теории автоматического регулирования и управления стали формироваться и выделяться принципы управления как физические понятия. В наименовании многих из них появились имена выдающихся инженеров и изобретателей. Так, хорошо известны: принцип Ползунова-Уатта (принцип отрицательной обратной связи), принцип Понселе (управление по возмущению или по нагрузке), принципы братьев Сименс (управление по производной от регулируемой величины) и Стодолы, принцип комбинированного управления.

Вместе с тем, уже в 30-е в связи с появлением сложных машин и технологических процессов как объектов многосвязного регулирования стали формироваться новые идеи в структурной организации систем автоматики, которые также заслужили того, чтобы в их наименовании присутствовали имена авторов. Здесь в кратком очерке мы дадим краткую характеристику таких принципов управления.

 

1. Принцип автономности, сформулированный профессором в то время Ленинградского политехнического института Иваном Николаевичем Вознесенским. Его основные работы опубликованы в журнале «Автоматика и телемеханика», № 4-5, 1938 г. под наименованием «О регулировании машин с большим числом регулируемых параметров» и в журнале «Прикладная математика и механика», т. VI, вып.1, 1942 г. под наименованием «О принципах и схемах автоматического регулирования».

(Фото Вознесенского)

 

2. Принцип инвариантности, сформулированный выпускником (1925 г,) Ленинградского политехнического института Георгием Владимировичем Щипановым в журнале «Автоматика и телемеханика», №1, 1939 г. под наименованием «Теория и методы проектирования автоматических регуляторов». Г.В. Щипанов был первым, кто понял, что регуляторы и системы регулирования можно не только изобретать, основываясь на инженерной интуиции, а проектировать на основе математического описания

элементов системы. Тем самым в теории автоматического регулирования был сделан следующий после Максвелла и Вышнеградского принципиальный шаг: была показана не только возможность анализа, но и синтеза систем управления, основанного на теоретическом (математическом) описании системы.

Г.В. Щипанов был одним из родоначальников метода структурных схем, то есть представления системы регулирования как совокупности соединенных друг с другом динамических входо-выходных звеньев.

Идеи Щипанова вызвали сначала бурную дискуссию о «парадоксе Щипанова», а затем и реакцию партийных идеологов и оргвыводы. Результаты статьи Г.В. Щипанова казались столь парадоксальными, что даже крупные математики, участвующие в дискуссии, сомневались в математической корректности работы и пытались найти в ней ошибки математического характера. Понадобилась специальная статья академика Н.Н. Лузина («К изучению матричной теории дифференциальных уравнений» в журнале «Автоматика и телемеханика»,№5, 1940), чтобы убедить сомневающихся в математической корректности выводов работы Щипанова. Однако и это ни в чем не убедила и не уберегла Г.В. Щипанова от нападков и упреков в «деидеологизации». Сначала в газете «Правдя» за 16 мая 1941 г., а затем и в журнале «Большевик», 1941г, № 9, с. 90-96 появилась статья по вызывающим названием «Лженаучные работы Института автоматики и телемеханики Академии наук СССР» за подписью академиков С. Соболева и А. Винтера, член-корр. АН СССР С. Христиановича и И.Вознесенского, а также д.ф-м. наук. Ф. Гантмахера.

Как показало дальнейшее развитие науки об управлении, в предложенных Г.В. Щипановым «условиях компенсации» содержался не только парадокс, но и идея целого плодотворного направления теории автоматического регулирования – теория инвариантности. Сам же парадокс, как оказалось, имеет совсем не тривиальное разрешение. Только начало Великой Отечественной войны приостановило борьбу против «щипановщины». Развитие идей и принципа инвариантности продолжали академики АН СССР Кулебакин В.С., Петров Б.Н., Лузин Н.Н., академики АН УССР Кухтенко А.И., Ивахненго А.Г. и многие другие авторитетные ученые.

Перечислим здесь еще несколько наиважнейших принципов.

3. Принцип каскадного регулирования (Корнилов Ю.Г. и Пивень В.Д. – оба ЛПИ и ЦКТИ им. И.И. Ползунова).

4. Принцип подчиненного регулирования и принцип подчиненного регулирования с обратной коррекцией (М.Х. Сахартов)

5. Принцип управления в «скользящем» режиме – Г.Н. Никольский – первый заведующий кафедрой «Систем упрвления подвижными объектами»

 

ЛПИ (ныне кафедра ИУС). Из лекций М.А. Айзермана

стало известно и о трагедии Никольского. Его идея долго «не доходила» до оппонентов. Его докторская диссертация не утверждалась 8 лет. Г.Н. Никольский явился также Главным конструктором первого советского автопилота.

 

6. Принципы теории систем с переменной структурой (теория СПС), выдвинутые советскими учеными по рук. академика АН СССР Емельянова Станислава Васильевича (ныне экс-директор образованного им же Института системного анализа РАН), получившего совместно с В.И. Уткиным (ныне профессорствующим в США) Ленинскую премию.

7. Принципы построения коннективно устойчивых систем – американский ученый Д. Шильяк. Идея состоит в том, чтобы в многосвязной системе организовать такое взаимодействия между регуляторами, при котором несмотря на отказы отдельных звеньем (датчиков, исполнительных приводов и т.п.) система оставалась устойчивой. Все теория разрабатывалась применительно к проблеме сохранения устойчивости больших систем энергетики при нарушениях в их работе (при структурных «поломках»).

 

8. Принцип обеспечения устойчивости относительно части координат (В.В. академик В.В.Румянцев – приятель В.А. Троицкого), Воротников и др.). Важность принципа в том, что в качестве части координат могут быть выбраны аварийно-опасные координаты, а следовательно речь может идти о синтезе безопасно функционирующих системах при отказах!

9. Принципы управления «по будущему », составляющие основу теории проектирования систем с предсказателями или экстраполяторами. Идеи и глубокая математическая разработка содержались в работах блестящего ученого (Институт проблем управления РАН) Феликса Борисовича Гулько (приятеля И.П.). В последнее десятилетие идеи так называемого СОРЭ (самоорганизующихся регуляторов с экстраполяцией) проводил в жизнь погибший от рук бандита академик РАН, генерал авиации Александр Аркадьевич Красовский. Один из наиболее ярких его учеников Буков Владимир Николаевич написал книгу «Системы автоматического управления полетом с прогнозированием».

 

10. Принципы организации Новых типов обратной связи, излагаемые академиками РАН Емельяновым С.В. и Коровиным С.П.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: