Автоматика и телемеханика, № 6, 2009
СЕМЬДЕСЯТ ЛЕТ РАЗВИТИЯ И СТАНОВЛЕНИЯ
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ НАУКИ УПРАВЛЕНИЯ: ИНСТИТУТУ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ - 70 ЛЕТ
В 1939 г. Совнарком СССР принимает решение об организации в составе Отделения технических наук АН СССР Института автоматики и телемеханики (на базе существовавшей с 1934 г. Комиссии по телемеханике и автоматике). Первым директором Института был назначен бывший военный летчик, а к тому времени выдающийся ученый в области авиационной энергетики академик Виктор Сергеевич Кулебакин. Перед Институтом стояла задача развернуть фундаментальные исследования в области автоматики и управления, связав их с решением практических задач. С самого начала существования Института его деятельность связана с такими известными всему миру именами ученых, как В.С. Кулебакин, Н.Н. Лузин, А.А. Андронов, Б.Н. Петров, М.А. Айзерман, Я.З. Цыпкин, Б.С. Сотсков, М.А. Гав-рилов, А.А. Фельдбаум и многие др.
Ряд выдающихся ученых - теоретиков и прикладников науки об управлении -выросли или получили мировую известность в стенах Института. Наряду с этим к работам Института всегда привлекались крупные ученые, которых интересовала новая область знаний. Они привносили в Институт собственный опыт постановки научных проблем и поиска путей их решения, способствовали созданию в Институте особой творческой атмосферы, оказывая важнейшее влияние на формирование этических принципов общения в научном коллективе. Именно выдающиеся ученые с мировыми именами оказали огромную помощь в установлении профессиональных контактов Института с международным научным сообществом. Как результат, наша страна стала одним из инициаторов создания Международной федерации по автоматическому управлению - ИФАК и организатором I Всемирного конгресса ИФАК, который прошел в Москве в 1960 г.
В момент создания Института в его составе было 22 сотрудника и в том числе Б.Н. Петров (будущий академик и вице-президент АН СССР, руководивший Институтом позднее, в 1947-1951 гг.), М.А. Гаврилов (будущий член-корреспондент АН СССР), Н.Н. Шумиловский (будущий академик Киргизской академии наук), профессора В.А. Лоссиевский, Г.В. Щипанов и др. Вскоре в штат Института был принят выдающийся математик академик Н.Н. Лузин, который, как впоследствии и академик А.А. Андронов, стал воспитателем целой плеяды блестящих ученых-теоретиков в области управления.
Предвоенные годы жизни Института отмечены значительными продвижениями в области описания систем управления с помощью дифференциальных уравнений и дискуссией по «условиям компенсации» Г.В. Щипанова, при выполнении которых, как утверждал их автор, система автоматического регулирования перестает реагировать на приложенные к ней внешние возмущения. Эта дискуссия велась на страницах не только научных изданий, но и центральной партийной прессы. Фактически, условия Щипанова были предтечей того, что впоследствии стало теорией инвариантности, развитой В.С. Кулебакиным, Н.Н. Лузиным и Б.Н. Петровым. Г.В. Щипанов умер в 1953 г., а его научная «реабилитация» состоялась в 1960 г., когда комиссия в составе академиков А.А. Дородницына, А.Ю. Ишлинского и Б.Н. Петрова подтвердила научную значимость его открытия (формально «условия компенсации Г.В. Щипанова» были признаны открытием в 1966 г. с приоритетом от апреля 1939 г.).
В годы войны Институт работает на нужды фронта, армии, а ряд его будущих научных корифеев (М.А. Айзерман, П.П. Пархоменко, Я.З. Цыпкин и др.) с оружием в руках защищает Родину. Среди важнейших результатов исследований ученых-иатовцев, направленных на повышение боеспособности Советской Армии во время Великой Отечественной войны, нельзя не отметить работы по борьбе с неконтактным минно-торпедным оружием, проводившиеся под руководством будущего члена-корреспондента АН СССР Б.С. Сотскова, и работы по автоматизации контроля качества при производстве патронных гильз крупного калибра, которые велись тогда молодым инженером Б.Н. Петровым под руководством будущего академика В.А. Трапезникова, возглавлявшего Институт в 1951-1987 гг. Группа под руководством М.А. Гаврилова занималась на военном заводе наладкой релейной аппаратуры и разрабатывала способы борьбы с помехами в системах управления подвижными объектами.
После войны в Институт приходит академик А.А. Андронов и организует знаменитый Андроновский семинар, через который проходит почти все послевоенное поколение научных лидеров Института автоматики и телемеханики (М.А. Айзер-ман, А.Я. Лернер, М.В. Мееров, В.В. Петров, В.В. Солодовников, Я.З. Цыпкин,
A.А. Фельдбаум и многие др.). В 1969 г. Президиум Академии наук СССР учредил премию им. А.А. Андронова, одними из первых лауреатов которой стали А.Г. Бут-ковский и ученик Андронова М.В. Мееров.
Наиболее выдающимися достижениями Института в 1940-1950-е гг. становятся:
• разработка математического аппарата алгебры логики для описания, анализа и синтеза релейно-контактных схем (М.А. Гаврилов);
• разработка общей теории линейных систем регулирования (В.С. Кулебакин, Б.Н. Петров, В.В. Солодовников, Я.З. Цыпкин, М.А. Айзерман, М.В. Мееров и др.);
• развитие теории нелинейных систем управления, в том числе метода точечных преобразований, теории абсолютной устойчивости и теории релейных систем (В.В. Петров, Г.М. Уланов, А.А. Фельдбаум, М.А. Айзерман, Я.З. Цыпкин);
• теория аналитического конструирования регуляторов (А.М. Лётов);
• разработка общих методов исследования дискретных систем автоматического регулирования (Я.З. Цыпкин);
• разработка основ теории оптимального управления (А.А. Фельдбаум, А.Я. Лернер и впоследствии А.Г. Бутковский, В.Ф. Кротов);
• разработка теории дуального управления (А.А. Фельдбаум);
• создание первой отечественной серии аналоговых вычислительных машин (Б.Я. Коган, В.А. Трапезников и др.);
• создание принципиально новых чувствительных элементов, датчиков и приборов (Б.С. Сотсков, Д.И. Агейкин, М.А. Розенблат, Е.К. Круг и др.).
В начале 1950-х гг. по просьбе С.П. Королева и В.П. Глушко в Институте были начаты работы по управлению жидкостными ракетными двигателями для первой в мире межконтинентальной ракеты Р-7. Руководил работами Б.Н. Петров. Уже к 1953 г. были получены первые результаты по решению задачи управления расходованием топлива, проектированию системы опорожнения баков, системы регулирования кажущейся скорости, рассмотрены возможные типы исполнительных механизмов в системах управления ракетой (Б.Н. Петров, Ю.П. Портнов-Соколов,
B.В. Петров, Г.М. Уланов, С.В. Емельянов, В.Ю. Рутковский, И.Н. Крутова и др.). В дальнейшем эти результаты были развиты и предложены принципы построения и теория систем управления жидкостными ракетными двигателями (Б.Н. Петров, Ю.П. Портнов-Соколов, А.Н. Чацкин, В.Н. Марков и др.).
В связи с разработкой систем регулирования опорожнения баков и синхронизации расходования топлива была создана теория бортовых терминальных систем управления (Б.Н. Петров, Ю.П. Портнов-Соколов, А.Я. Андриенко, В.П. Иванов и др.).
В 1980-е гг. была завершена разработка общей концепции совершенствования энергетических характеристик ракет-носителей средствами управления (Ю.П. Порт-нов-Соколов, А.Я. Андриенко, В.П. Иванов и др.).
Системы управления, созданные на основе выполненных Институтом работ, являются в настоящее время составной частью всех крупных жидкостных ракет разработки Главных конструкторов С.П. Королева, М.К. Янгеля, В.Н. Челомея, В.Ф. Уткина.
Начиная с середины 1950-х гг. в Институте начала развиваться теория управления деформируемыми космическими аппаратами (спутники с большими панелями солнечных батарей, с выносными радиоантеннами и др.). Были предложены модально-физическая форма математической модели, амплитудный и фазовый принципы демпфирования упругих колебаний конструкций объекта, метод фазовой биплоскости для синтеза алгоритмов управления (В.Ю. Рутковский, В.М. Суханов).
В последние годы решена проблема совместного оценивания координат «жесткого» и упругого движений деформируемого космического аппарата (В.А. Суханов, Т.В. Ермилова, А.С. Ермилов и др.). Предложены алгоритмы управления, использующие элементы интеллектуальной диагностики состояния упругого объекта, алгоритмы адаптации с использованием нечеткой логики (В.Ю. Рутковский, В.М. Суханов, И.Н. Крутова, В.М. Глумов и др.).
В конце 1950-х гг. были начаты работы по теории адаптивных систем с моделью (Б.Н. Петров, В.Ю. Рутковский, И.Н. Крутова, С.Д. Земляков, Б.В. Павлов, И.Б. Ядыкин и др.). Были предложены принципы построения таких систем, линеаризованные модели систем, «ляпуновские» алгоритмы адаптации, введено понятие «обобщенного» объекта и синтез его структуры на основе теории инвариантности.
В дальнейшем полученные результаты были обобщены и на их основе разработаны теория адаптивного координатно-параметрического управления, теория настраиваемой работоспособности, концепция восстанавливаемой функциональной работоспособности и настраиваемой стратегии управления, развивается теория оптимальных адаптивных регуляторов. На основе теории адаптивного координатно-параметрического управления впервые в СССР были разработаны адаптивные системы управления рядом важнейших типов летательных аппаратов.
В 1980 г. Академия наук СССР учредила Золотую медаль им. Б.Н. Петрова (с 1993 г. - премия им. Б.Н. Петрова). Первую золотую медаль им. Б.Н. Петрова в 1983 г. получил В.Ю. Рутковский. В 2004 г. премии им. Б.Н. Петрова удостоены Ю.П. Портнов-Соколов, А.Я. Андриенко и В.П. Иванов, в 2007 г. - В.В. Кульба, Б.В. Павлов и чл.-корр. РАН Е.А. Микрин (РКК «Энергия»).
Будущий академик Я.З. Цыпкин развил общую теорию адаптивных систем, которая стала естественным продолжением теории дуального управления А.А. Фельд-баума и впоследствии дала начало теории робастных систем, основы которой были заложены Я.З. Цыпкиным и развиваемой сегодня в лаборатории им. Я.З. Цыпки-на под руководством Б.Т. Поляка. Дело в том, что в классической теории обычно предполагается, что модель системы известна или оценивается в процессе идентификации. Между тем в реальных задачах все характеристики объекта содержат неизбежные неточности.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.