От космических разработок до цифровизации: научная школа систем автоматического управления ЮУрГУ

Фото: www.susu.ru

В 2018 году Южно-Уральский государственный университет отмечает 75-летний юбилей. Многие современные достижения опираются на богатый опыт, накопленный ученными университета практически с его основания. Научная школа систем автоматического управления за свою многолетнюю историю воспитала немало известных ученых. Одним из ярких ее представителей и продолжателем научных идей является ректор ЮУрГУ Александр Шестаков , под руководством которого вуз реализует стратегию цифровых трансформаций.

Кафедра систем автоматического управления

Системы автоматического управления имеют в своей основе датчики различных параметров и исполнительные устройства, обеспечивающие работу технологических процессов и устройств без участия человека. Сегодня системы автоматического управления используются во всем мире в большинстве отраслей экономики: в металлургии, машиностроении, химическом производстве, оборонной технике и т.д.

В 1962 году в Челябинском политехническом институте была создана кафедра систем автоматического управления, возглавил которую доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР Георгий Севирович Черноруцкий . Основным направлением кафедры стала подготовка инженеров по системам управления летательными аппаратами, что было продиктовано потребностями быстро развивающихся предприятий ракетно-космического комплекса и, в первую очередь, потребностями предприятий, таких как конструкторское бюро машиностроения (сейчас Государственный ракетный центр им.  академика В.П.  Макеева) и НПО «Автоматика» (г.  Екатеринбург).

Фото: Г.С. Черноруцкий

Совместные исследования с ведущими предприятиями военного-промышленного комплекса стали началом работы научной школы в области автоматического управления. Первый цикл работ молодой научной школы был посвящен расчету систем автоматического управления со случайными параметрами. С начала 70-х годов кафедра приступила к разработке динамических стендов для наземных испытательных элементов и систем управления ракет. При этом основные стенды разрабатывались для морских баллистических ракет подводных лодок  ― наиболее сложного вида ракетной техники. Эти работы возглавил Арнольд Петрович Сибрин . Наряду с группой специалистов по системам автоматического управления был создан конструкторский отдел, который выполнял рабочие чертежи и электрические схемы стендов.

фото:  главный корпус ЧПИ в 1960-е годы

Разработки для космического корабля «Буран»

По заказу одного из предприятий впервые в СССР по технической документации кафедры «Системы автоматического управления» был создан моделирующий стенд с цифровой системой управления. Проект было доверено возглавить Александру Шестакову  ― молодому, но перспективному ученому, а ныне ректору ЮУрГУ (НИУ), доктору технических наук, профессору, председателю Совета ректоров УрФО.

Под руководством Александра Шестакова в результате кропотливой работы был создан уникальный динамический шестистепенной стенд для испытания системы управления космического корабля «Буран», воспроизводящий угловые и линейные движения.

«К нам приехали специалисты из Харькова  — тогда система управления "Бурана" делалась там, это было огромное НПО  — и спросили, сможем ли мы сделать такой испытательный комплекс,  ― рассказывает ректор ЮУрГУ Александр Шестаков.  ― Мы взялись за эту работу, а я стал ее ответственным исполнителем. Там была особенность: динамический стенд для "Бурана" должен обеспечить точное движение по трем вращательным степеням, кроме этого, нужно было воспроизвести три линейных перемещения, и все это надо было совместить. В техническом задании были очень высокие требования по динамике, то есть по точности отработки быстрых воздействий, и очень высокие требования по статике (точность в неподвижном положении или медленном движении)».

Технические требования были настолько высокими, что создатели «Бурана» не верили, что в ЧПИ (ныне ЮУрГУ) могут разработать такую технику. Для того, чтобы решить проблему наземных испытаний, закупили за рубежом дорогостоящий стенд, который был существенно хуже по техническим характеристикам и к тому же обеспечивал движение только по двум степеням свободы. Стенд, заказанный в ЧПИ рассматривался как запасной. Вскоре в процессе работы стало понятно, что разработка кафедры существенно превосходит зарубежный аналог по техническим характеристикам. Стенд был принят в эксплуатацию в НПО «Электроприбор» (г.  Харьков) в мае 1985 года. На нем были проведены успешные испытания управления космического корабля «Буран», выявлен ряд недоработок и дефектов системы управления.

«Позже мы с изумлением обнаружили, что были на одном уровне с Массачусетским технологическим институтом,  ― делится Александр Леонидович.  ― Но в этом проекте действительно превзошли американцев. "Буран" был поднят, полетел, полетал и автоматически сел на полосу на Байконуре. На американских «шаттлах» автоматической посадки нет. Мы были впереди, наши инженеры сработали лучше. Ну и в какой-то мере коллектив, который был у нас в ЧПИ и к научной школе которого я принадлежу, внес вклад в это дело. Но самое главное  — в процессе этой работы воспитывались люди, формировались коллективы, которые могли решать глобальные задачи и брать ответственность на себя. Таких людей немного. Таких, какими были мои учителя  — доктор технических наук, профессор Г.С.  Черноруцкий; к сожалению, рано ушедший из жизни доктор технических наук, профессор А.П.  Сибрин; нынешний президент ЮУрГУ, член-корреспондент РАН Г.П.  Вяткин и другие».

От теории динамических измерений к самодиагностике средств измерений

В дальнейшем Александр Шестаков продолжает заниматься проблемами наземных испытательных комплексов, развивая методы теории динамических измерений на основе подходов, применяемых в теории автоматического управления.

«С помощью методов теории управления были разработаны методы, связанные с модальным управлением, динамические измерительные системы, реализующие скользящие режимы,  ― поясняет Александр Шестаков.  ― Предложены и исследованы нейросетевые динамические измерительные системы. Предложена структура, и получены алгоритмы настройки параметров самонастраивающейся динамической системы. Эта часть измерений очень близка к направлению «Интеллектуальные средства измерения». Различные подходы, которые были успешно использованы в системах управления, дали хорошие результаты в измерительной технике. Вопрос, связанный с оптимизацией динамических измерений, сегодня решается вместе с  математической школой профессора Георгия Свиридюка ».

Второе направление научной деятельности Александра Леонидовича связано с самодиагностикой средств измерений. Цифровизация промышленного производства и переход к «Индустрии 4.0» испытывает потребность в самодиагностике средств измерения в процессе работы, самодиагностике точности их измерений.

«Это очень перспективное направление,  ― уверен ректор ЮУрГУ.  ― Нами был передоложен такой подход, который реализуется на основе получения избыточной информации о средстве измерения. С помощью серьезной математической обработки мы можем получить данные о точности измерения прибора. На сегодня у нас готово решение по резистивным температурным датчикам, и есть идеи по развитию этого вопроса в других направлениях».

Многие воспитанники школы создали новые научные направления, которые сегодня активно развиваются. Доктор технических наук, профессор Лев Казаринов развивает школу систем автоматического управления в направлении создания энергосберегающих систем управления промышленными агрегатами. Доктор технических наук, профессор Владимир Ширяев развивает направление теории и практики систем управления на основе минимального подхода. Полагаясь на фундаментальную базу и огромный опыт ученых научной школы систем автоматического управления, ЮУрГУ сегодня уверенно движется по пути цифровизации. Совместно с крупнейшим промышленным партнером  ― Магнитогорским металлургическим комбинатом  ― запускаются четыре крупных проекта по цифровой индустрии. В период с 13 по 15 ноября 2018 года вуз станет организатором уникальной для России международной научной конференции по цифровой индустрии совместно с Emerson, SMS group, Samsung, Schneider Electric и ведущими профессорами зарубежных университетов, которые успешно работают в этом направлении.

Ольга Романовская; фото: архив ЮУрГУ, Олег Игошин
 
По теме
e28e00673f3eee89064303f494a67131.jpg - Областная библиотека для слепых С 11 мая в Туле работал Всероссийский библиотечный конгресс — 2019  посвящённый теме «Концепция развития и стратегические задачи библиотечного дела в России».
21.05.2019
 
Парад победителей - Собрание депутатов г.Магнитогорска В минувшую пятницу в Магнитогорском педагогическом колледже собрались лучшие учащиеся и их наставники.
21.05.2019
Учебные сборы в «Уральской березке» - ЮУрГГПУ Будущие вожатые факультета подготовки учителей начальных классов пишут о том, как в лагере «Уральская берёзка» прошли сборы по подготовке к летней практике.
21.05.2019
 
Лето в CITY CAMP! - ЮУрГГПУ Уважаемые родители и педагоги! С целью организации досуга школьников на летних каникулах,
21.05.2019
Пятая четверть. В Магнитогорске принимают городские лагеря для школьников - Магнитогорский Рабочий     Фото: Динара ВОРОНЦОВА Магнитогорск. Пока школьники пишут итоговые контрольные, в Магнитогорске делается все для того, чтобы летний отдых стал приятным, продуктивным и безопасным.
21.05.2019 Магнитогорский Рабочий
Конференция в подарок - МГТУ им. Г.И. Носова На юбилейном, десятом Международном научном форуме философы обсуждали состояние культуры и общества в целом.
21.05.2019 МГТУ им. Г.И. Носова
Рискуя собой, спасают жизнь людей - Октябрьская искра В редакцию газеты обратилась Екатерина Александровна Вильгаук, занимающая должность заместителя главного врача по ГО и ЧС.
21.05.2019 Октябрьская искра
Огненная беда, пришедшая в один из жилых домов на улице Некрасова в Кусе, серьезно повредила двухэтажное строение и уничтожила все имущество.
20.05.2019 Жизнь района
Недавнее резонансное убийство в Нязепетровске никого не оставило равнодушным, ведь одной из его жертв стал ребенок.
20.05.2019 Нязепетровские вести
Нажмите для просмотра в полном размере... - Управление соцзащиты населения      17 мая  во  Дворце культуры города  Аши  состоялся концерт  под названием «Нарисуй этот мир» в рамках районного благотворительного марафона «Ты и я – мы вместе»,
20.05.2019 Управление соцзащиты населения
В своё пятилетие хореографический коллектив «Юла» порадовал зрителей Усть-Катава большим отчётным концертом.
21.05.2019 Усть-Катавская неделя
Полицейские Уйского района стали третьими в областных соревнованиях - Газета Колос Подведены итоги первого этапа  ХХХIII Мемориала имени В. Масленникова,  которые прошли в Уйском районе   В состязании  приняли участие семь муниципалитетов Челябинской области - Пластовский, Чесменский, Троицкий, Южноуральский,
21.05.2019 Газета Колос
9 мая спортсмены ГРЦ завоевали серебро в легкоатлетической эстафете. Один из остросюжетных моментов в праздновании Дня Победы – городская легкоатлетическая эстафета на призы администрации МГО и  газеты «Миасский рабочий».
21.05.2019 Глагол
ЖК «Бриз» в Челябинске завершат за счет КЖСИ - Chelyabinsk Today Сегодня, 21 мая, врио губернатора Алексей Текслер во время выезда пообщался с обманутыми дольщиками, которые вложились в строительство ЖК «Бриз» на берегу реки Миасс.
21.05.2019 Chelyabinsk Today
А. Л. Текслер на встрече с Заксобранием Челябинской области - Нязепетровские вести Глава Челябинской области А.Л. Текслер на встрече с депутатами Законодательного Собрания предложил передать дополнительно всем муниципалитетам Южного Урала 10% налога по упрощенной системе налогообложения.
21.05.2019 Нязепетровские вести
Систему активной дегазации введут на закрытой челябинской свалки - Телекомпания ОТВ Идеи по рекультивации объекта представили в «РосРао». Проект рекультивации челябинской свалки обсудили сегодня, 21 мая, на аппаратном совещании в Южно-Уральском государственном аграрном университете.
21.05.2019 Телекомпания ОТВ
По сообщениям отдела надзорной деятельности и профилактики №17 по Сосновскому району Челябинской области с 17 по 20 мая в муниципалитете произошло пять пожаров техногенного характера.
21.05.2019 Сосновская нива