История электротехники - Коллектив авторов

Важным новым направлением на основе вычислительных систем, дискретной техники, твердотельных полупроводниковых приборов и преобразовательной техники явилось развитие электрического привода и интегрированных в электромашинные комплексы систем управления со свойствами адаптивности. В ТЭ появилась необходимость развивать методы создания математических моделей электротехнических устройств с обратными связями не только в аналоговом исполнении, но и с элементами дискретной техники, выполняющими логические функции. Многообещающие возможности систем, в которых были интегрированы электрические машины типа шаговых двигателей, преобразовательная, дискретная и вычислительная техника, показана при организации новых технологий, созданных коллективом под руководством К.С. Демирчяна и Б.А. Ивоботенко в 1987 г. Была продемонстрирована эффективность интеграции операций точного перемещения и позиционирования рабочего тела и инструмента в сочетании с выполнением технологических операций в любой точке трехмерного пространства для создания новых видов перестраиваемых в течение рабочего процесса технологических линий. Такой способ организации рабочего пространства и особенности организации и управления процессом перемещений дали возможность создать полностью автоматизированную систему производства, в которой на основе использования персонального компьютера объединены системы автоматизации проектирования, технологического обеспечения, управления и изготовления. Образец такой системы для изготовления элементов магнитной системы электрических двигателей на основе использования в качестве рабочего инструмента технологических лазеров с единственным оператором-конструктором был продемонстрирован в 1987 г. В этой установке конструктор использовал персональный компьютер для автоматического проектирования изделия, после чего его производство начиналось нажатием клавиши клавиатуры. Компьютер в автоматическом режиме определял параметры технологического режима, задавал параметры движения и организовывал движение рабочего инструмента. Аналогичная система была спроектирована Д.А. Аветисяном для изготовления электрической части автономных энергетических установок. Использование в этих системах комплекса особых свойств ЭМП позволило создать эффективные единые технологические процессы.

4.15. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

История ТЭ неразрывно связана не только с развитием экономики и техники, но и с подготовкой инженерных и научных кадров. В качестве фундамента подготовки кадров в области электротехники, а следовательно и ТЭ, особое место занимает учебная дисциплина «Теоретические основы электротехники» — ТОЭ. Идеи, заложенные в основу создания курса ТОЭ были приведены в начале главы. В школе ТОЭ, созданной В.Ф. Миткевичем, его учениками и последователями П.Л. Калантаровым, Л.Р. Нейманом, и К.С. Демирчяном превалировал принцип образования у студентов цельной взаимосвязанной системы знаний о физической картине протекания электромагнитных процессов, умения свести это понимание к созданию их расчетных моделей. В школе, созданной К.А. Кругом и его учениками и последователями К.М. Поливановым, А.В. Нетушилом, П.А. Ионкиным, В.Г. Мироновым, большее внимание уделялось расчетам конкретных проявлений ЭМП, особенно в электрических цепях. Наличие этих школ обеспечило организацию и развитие многих кафедр ТОЭ в период интенсивного и ускоренного развития экономики СССР и новых технических направлений. В настоящее время работают более 150 кафедр ТОЭ. При их создании и организации учебной и методической работы определяющую роль сыграли наличие учебников по ТОЭ вышеназванных коллективов, их опыт организации учебного процесса. Особенно интенсивно организационно-методические работы развернулись в течение 50–70-х годов. Организация тесных экономических связей между странами, входящими в СЭВ, привела к созданию в вузах этих стран учебной дисциплины и кафедр ТОЭ, не существовавших ранее. Положительный опыт организации кафедр ТОЭ в СССР, а также перевод с русского на национальные языки учебника по ТОЭ Л.Р. Неймана и П.Л. Калантарова практически во всех странах СЭВ имели большое значение в установлении тесных научных международных связей в области ТОЭ.

Большую роль в систематизации знаний в области ТЭ сыграла разработка терминологии в области ТОЭ. Публикация в 1948 г. брошюры П.Л. Калантарова «Единицы измерения электрических и магнитных величин» и позже списка терминов по ТОЭ, а также дискуссия в журнале «Электричество» послужили основой для создания в нашей стране государственного стандарта по терминам и их определениям. Такая работа под руководством Л.Р. Неймана и при активном участии К.М. Поливанова, А.В. Нетушила и других ведущих ученых в области ТЭ была успешно завершена в конце 1959 г. и передана в МЭК для подготовки международного электротехнического словаря, где все материалы печатались в трех колонках на английском, французском и русском языках, признанных официальными языками в рамках этой организации. Официальными членами рабочей группы по подготовке раздела ТОЭ, начиная с 1965 г., были Л.Р. Нейман и К.С. Демирчян.

4.16. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЭ

Требования, связанные с обеспечением эффективного и надежного функционирования такой огромной по сложности и условиям работы системы, каковой является ЕЭС, по результатам ее эксплуатации привели к необходимости создания в рамках ТЭ специфических разделов, связанных с расчетом установившихся и переходных процессов в электрических цепях высокой степени сложности в режиме реального времени в условиях переменности их структуры. В этих условиях воссоздание действительной картины соединений элементов ЕЭС и на этой основе адекватное моделирование распределения напряжений, токов и потоков мощностей при неопределенности исходных данных для расчетов превратились в сложную теоретическую проблему. Такая неопределенность является следствием ограниченной пропускной способности, точности и надежности телекоммуникационных каналов связи, по данным которых приходится воссоздавать структуру соединений ЕЭС и параметры ее элементов. Конфигурация ЕЭС и в этой связи распределение напряжений и токов практически меняются непрерывно, что снижает эффективность работы ЕЭС, если заданное распределение потоков мощностей отлично от реального. Снижение будет иметь место из-за неточности и неполноты информации о состоянии системы, поскольку вычисленные по ним структура и параметры модели не будут соответствовать ЕЭС. Специфичность этой проблемы с точки зрения ТЭ заключается в создании теории и методов адаптивных моделей сложной электрической цепи в процессе непрерывного изменения ее структуры, параметров и результатов диагностирования. В решение этой проблемы большой вклад внесли Ю.Н. Руденко, А.З. Гамм, М.И. Розанов и другие ученые.

Расширение сферы применения ЭВМ наряду с созданием и использованием баз данных с элементами искусственного интеллекта будет превалирующим и определит развитие ТЭ в XXI в. Тенденция улучшения показателей ЭВМ показывает, что следует ожидать дальнейшей миниатюризации вычислительной техники одновременно с резким повышением ее вычислительных возможностей. Вследствие этого уже в начале следующего века произойдет широкая интеграция вычислительных средств непосредственно с электротехническими устройствами, что резко изменит условия их проектирования, расчета и эксплуатации. С учетом этих тенденций в дальнейшем наиболее актуальным будет развитие создаваемой в настоящее время теории адаптивных электродинамических систем, поскольку именно таковыми будут электротехнические устройства следующего поколения, и для создания таких устройств будет необходимо дальнейшее развитие соответствующей теоретической базы. Перспективное оборудование, в том числе электротехническое и энергетическое, с интегрированием информационной и вычислительной техники должно будет производить самодиагностику состояния и параметров эксплуатируемого устройства, определять допустимые пределы воздействующих на него усилий и осуществлять управление ими. Для устройств со сложными математическими моделями диагностические эксперименты в рабочем режиме всегда будут неполными. По этой причине для диагностирования и прогнозирования состояния системы придется воспользоваться выводами и данными, полученными при прошлых измерениях и использовать их в качестве дополнительных к информации, получаемой при помощи текущей диагностики, для восполнения недостающих данных.

Приведенные выше соображения о роли использования в ТЭ новых методов обработки информации, развитии новых методов анализа и расчета систем с интегрированными элементами вычислительной техники и искусственного интеллекта необходимы только при условии организации в стране проектирования и производства высокотехнологичных изделий. Опыт развития страны в прошлом свидетельствует о том, что только при целенаправленном комплексном развитии экономики создаются условия для развития науки, а следовательно и техники, и подготовки кадров.