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
 
В истории было минимум три случая неблагоприятных последствий изменения климата. ФОТО: кадр из фильма - КП Челябинск Эксперты международного фонда «Глобальные вызовы» подготовили доклад о самых вероятных сценариях Апокалипсиса наших дней Евгений ЧЕРНЫХ Недавно «Комсомолка» писала,
18.11.2018
 
Куда пойти учиться? Конечно, в вуз МЧС! - ГУ МЧС Челябинской области Подразделения федеральной противопожарной службы по Челябинской области объявляют целевой набор для поступления выпускников школ в Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС России (г.
17.11.2018
Какой будет цифровая эпоха будущего: в ЮУрГУ завершился международный научный форум по Индустрии 4.0 - ЮУрГУ Итогом третьего дня глобального научного форума «Цифровая индустрия: состояние и перспективы развития — 2018» стали 9 секций, в рамках которых состоялось обсуждение возможностей развития цифровой индустрии.
16.11.2018
В истории было минимум три случая неблагоприятных последствий изменения климата. ФОТО: кадр из фильма - КП Челябинск Эксперты международного фонда «Глобальные вызовы» подготовили доклад о самых вероятных сценариях Апокалипсиса наших дней Евгений ЧЕРНЫХ Недавно «Комсомолка» писала,
18.11.2018 КП Челябинск
Куда пойти учиться? Конечно, в вуз МЧС! - ГУ МЧС Челябинской области Подразделения федеральной противопожарной службы по Челябинской области объявляют целевой набор для поступления выпускников школ в Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС России (г.
17.11.2018 ГУ МЧС Челябинской области
Активная молодость возможна даже в семьдесят, а без физических нагрузок и в двадцать немудрено превратиться в старичков.
16.11.2018 Магнитогорский металл
В последнее время Верхнеуральск всё чаще украшают новостройки, сооружаемые частными предпринимателями для торговли либо сдачи площадей в аренду для других целей, в том числе и образовательных.
16.11.2018 Красный уралец
Водитель маршрутки 3 раза нарушил ПДД и спровоцировал драку на дороге в Челябинске - Агентство новостей Доступ В Челябинске произошел очередной дорожный конфликт – водитель маршрутки как минимум три раза нарушил ПДД и спровоцировал  драку на дороге возле арены «Трактор», передает корреспондент Агентства новостей «Доступ».
18.11.2018 Агентство новостей Доступ
В Миассе пропали сестры-подростки - Миасский рабочий Девочки отправились на прогулку, однако домой так и не вернулись. В социальных сетях активно распространяют информацию о поиске двух девочек.
18.11.2018 Миасский рабочий
Корреспонденты «Комсомолки» разбирались, зачем нам такие мигранты [инфографика] Александр РОГОЗА Семен ЕЛЕНИН Николай Греку, Раду Кэлугэрян, Влад Мокану, Ион Крихан, Сергей Ончу и еще полдюжины фамилий.
17.11.2018 КП Челябинск
Девочки-подростки пропали во время прогулки. В Миассе завершены поиски двух девочек, которые пропали вчера, 17 ноября, во время прогулки.
18.11.2018 Миасский рабочий
Ребята из Рощино выступили на фестивале традиционной мужской культуры - Сосновская нива Ребята из фольклорного ансамбля «Черёма» из поселка Рощино Сосновского района Челябинской области приняли участи во Всероссийском фестивале традиционной мужской культуры «Дмитриев День», который прошел в Екатеринбурге.
18.11.2018 Сосновская нива
О смерти артиста певице сообщил их общий концертный директор Мария РЕМИЗОВА @Maria_Remizova Новость о внезапной смерти 54-летнего Евгения Осина сильно огорчила, но не удивила его давнюю подругу и коллегу Наталью Штурм.
17.11.2018 КП Челябинск
Активисты ЛДПР скрестили ракетки Турнир по настольному теннису среди активистов и сторонников ЛДПР прошел в эту субботу в Тракторозаводском районе Челябинска.
18.11.2018 ЛДПР
У нашего города снова есть основание для большой гордости. Мастер спорта международного класса Елена Красовская вошла в число мировых лидеров по скалолазанию и имеет шанс выступить в Олимпиаде-2020 в Токио.
17.11.2018 Глагол
5 мая текущего года на тропе здоровья в Буренином саду поклонники скандинавской ходьбы из Верхнеуральска и других населённых пунктов участвовали в первом фестивале северной ходьбы «Шагаем навстречу здоровью».
16.11.2018 Красный уралец
Рабочие группы не выявили повреждений в Катав-Ивановском муниципальном районе - ГУ МЧС Челябинской области В результате сейсмической активности магнитудой 4,4, которую вчера в 12 часов 48 минут зафиксировали в Катав-Ивановском муниципальном районе, рабочие группы не выявили каких-либо повреждений.
16.11.2018 ГУ МЧС Челябинской области
В правительстве области Евгений Тефтелев будет курировать работу министерства имущества и управления делами губернатора - Новая жизнь В правительстве области Евгений Тефтелев будет курировать работу министерства имущества и управления делами губернатора 1obl.ru Губернатор Борис Дубровский 15 ноября заявил об отставке с поста мэра Челябинска Евгения Тефтелева.
16.11.2018 Новая жизнь
17 ноября в северной части Миасского городского округа запланировано отключение электроснабжения Плановые работы в Миассе 17 ноября Электроснабжение Будет прекращена подача электроэнергии в жилые дома по улицам:
17.11.2018 U74.Ru