CC BY
100
ВЫДАЮЩИЕСЯ УЧЕНЫЕ И НАУЧНЫЕ
ШКОЛЫ
В.В. СОЛОДОВНИКОВ - ОСНОВАТЕЛЬ НАУЧНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ШКОЛЫ МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА В ОБЛАСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
К 100-летию со дня рождения
Выдающийся советский ученый, имеющий мировую известность, заслуженный деятель науки и техники СССР, основатель кафедры "Системы автоматического управления" МВТУ им. Н.Э. Баумана (1948), лауреат Государственной премии СССР (1972), орденоносец, доктор технических наук, профессор, человек высокой культуры и широчайших знаний, Владимир Викторович Солодовников родился 27 мая 1910 г. во Владивостоке в семье профессиональных и потомственных военных, имевшей вековые заслуги по защите Отечества.
Его отец Виктор Владимирович, офицер, в 1905 г. участвовал в обороне Порт-Артура, в Первой мировой войне, в частности в 1917 г. последним оставил г. Брест. Дед воевал на Шипке, а прадед служил офицером на флагманском корабле адмирала Ушакова. Мать Липтта-Лиссен-Дудицкая, столбовая дворянка, родилась в Санкт-Петербурге.
Жизнь Владимира Викторовича с молодых лет была посвящена науке. В 1934 г. он окончил Ленинградский физико-механический институт. В 1939г., работая во Всесоюзном электротехническом институте (ВЭИ) им. В.И. Ленина, защитил кандидатскую диссертацию, а в 1948 г. в Институте автоматики и телемеханики АН СССР (ныне Институт проблем управления РАН) — докторскую диссертацию. В течение ряда лет был научным руководителем Центрального научно-исследовательского института комплексной автоматизации (ЦНИИКА).
За почти 60-летний период своей научной деятельности В.В. Солодовников выполнил фундаментальные исследования в области теории автоматического управления и ее приложений, которые изложены в более 200 опубликованных научных работах и в 23 монографиях. Работы В.В. Солодовникова получили широкое признание в нашей стране и за рубежом. Его монографии переведены и изданы в США, Англии, Франции, Германии, Польше.
(1910-1992)
За 40 лет руководства В.В. Солодовниковым кафедрой "Системы автоматического управления" в МГТУ им. Н.Э. Баумана (1948-1988) сложилась признанная в стране университетская научно-педагогическая школа в области автоматического управления.
Работы кафедры, выполненные под руководством и при личном участии В.В. Солодовникова, послужили основой для формирования научной школы по теории регулирования, теории систем с переменными параметрами и аналитических самонастраивающихся систем, теории оптимального управления многообъектными многокритериальными и многоуровневыми системами, по разработке статистических методов управления и методов идентификации, спектральных методов, принципа сложности, а также для развития научных методов исследования проблемы комплексной автоматизации и разработки автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Начало теоретическим исследованиям, связанным с частотными представлениями, в Советском Союзе было положено в 1938 г. в ВЭИ работами А.В. Михайлова, посвященными частотному методу анализа устойчивости систем автоматического регулирования (САР).
В 1939-1941 гг. в ВЭИ В.В. Солодовниковым впервые сформулировано понятие качества САР и поставлена проблема исследования качества при детерминированных воздействиях, даны исходные положения оригинального частотного метода решения этой проблемы.
С середины 40-х годов прошлого века частотный метод анализа качества в работах В.В. Солодовникова получает дальнейшее развитие в математическом обосновании, установлении взаимосвязи частотных методов анализа качества и устойчивости, в распространении метода на типовые воздействия и ненулевые начальные условия широкого класса, а также на системы с распределенными и переменными параметрами. Этими работами было положено начало новому разделу теории автоматического регулирования (ТАР) — анализу переходных процессов, вызываемых детерминированными воздействиями.
Наиболее полное развитие и завершение частотный метод получил в 1948-1952 гг. уже в рамках научной школы МВТУ им. Н.Э. Баумана. В тот период были установлены свойства, критерии и предложены теоремы, позволяющие судить о качестве и характере переходного процесса непосредственно по частотным характеристикам, разработан метод трапецеидальных частотных характеристик для анализа и построения переходных процессов, разработаны и составлены таблицы переходных функций; разработан метод синтеза САР и их корректирующих устройств по заданным требованиям к запасу устойчивости и качеству регулирования.
В итоге был разработан общий частотный метод анализа и синтеза линейных САР, дающий единую методику решения всех типовых задач ТАР.
За разработку частотного метода анализа динамики САР В.В. Солодовников был награжден премией Президиума АН СССР. Исследования по частотным методам в теории регулирования уже в 1950-х годах вы-
двинули В.В. Солодовникова в число ведущих ученых нашей страны в области автоматического регулирования и управления. Итоги работы в этом направлении были изложены в монографии "Основы автоматического регулирования" (1954), издание которой под его руководством и при авторском участии сыграло большую роль в формировании и дальнейшем развитии теории и практики автоматического регулирования и управления и послужило основой для серии инженерных монографий "Техническая кибернетика", "Теория автоматического регулирования", изданных в 1967-1969 гг. За эту работу в составе коллектива авторов В.В. Солодовников удостоен Государственной премии (1972). При создании этой серии монографий, получившей широкое признание, ярко проявился талант В.В. Солодовникова как организатора научной школы страны в области ТАР.
Монография В.В. Солодовникова "Введение в статистическую динамику систем автоматического управления" (1952), переведенная в США, стала первой книгой, специально посвященной анализу, оптимизации и синтезу систем автоматического управления (САУ) при наличии помех. Она сыграла большую роль в становлении теории стохастического управления, практическом применении этой теории для разработки высококачественных следящих систем и САУ, подготовке специалистов по автоматическому управлению, а также в формировании соответствующих учебных дисциплин по теории автоматического управления (ТАУ).
Частотный метод синтеза был распространен на системы, работающие в условиях случайных воздействий и помех. Основная задача этого нового этапа развития ТАУ заключалась в разработке проблемы динамической и статистической точности при случайных воздействиях. В МВТУ им. Н.Э. Баумана был разработан общий метод решения задач оптимального управления при детерминированных и случайных воздействиях в классе систем с постоянными и переменными параметрами, применяемый для решения ряда новых задач стохастической оптимизации.
Результаты работ в данном направлении представлены в известной монографии В.В. Солодовникова "Статистическая динамика линейных систем автоматического управления" (1960).
Методы идентификации, т.е. методы определения оператора (математического описания) объекта или системы по экспериментальными данным, получили в МВТУ им. Н.Э. Баумана существенное развитие. Первой книгой, в которой специально рассматривалась эта проблема, была монография В.В. Солодовникова и А.С. Ускова "Статистический анализ объектов регулирования" (1960).
Определение и принцип действия самонастраивающихся систем (СНС) даны впервые В.В. Солодовниковым на сессии АН СССР по научным проблемам автоматизации производства в октябре 1956 г. Это была первая отечественная работа по аналитическим, или, как их часто называют, беспоисковым СНС. Предложенная схема послужила началом для развития класса САУ с оптимальной настраиваемой математической
моделью. (Аналитические самонастраивающиеся системы автоматического управления / Под ред. СолодовниковаВ.В., 1965 г.).
В начале 1960-х гг. на кафедре "Системы автоматического управления" МВТУ им. Н.Э. Баумана развернулись исследования, связанные с разработкой аналитических градиентных СНС управления с эталонными моделями. Эти исследования привели к разработке так называемого метода эквивалентов, сущность которого состоит в том, что вблизи точки экстремума контур СНС любого параметра можно представить в виде эквивалентной замкнутой системы с астатизмом первого порядка. Для анализа такого контура можно использовать обычные частотные методы анализа и синтеза САР. (Солодовников В.В., ШрамкоЛ.С. Расчет и проектирование аналитических самонастраивающихся систем с эталонной моделью, 1972 г.).
Аппарат спектрального метода представляет собой, по существу, новую форму математического описания САУ, основанную на дальнейшем развитии и обобщении частотной формы описания. (Солодовников В.В., Дмитриев А.Н., ЕгуповН.Д. Спектральные методы расчета и проектирования систем управления, 1967 г.).
Разработка основ спектрально-операторного метода связана с созданием принципов построения аналитических СНС, таких как системы управления с переменными параметрами на заданных интервалах времени.
Спектрально-операторная теория развивалась вначале как теория линейных нестационарных непрерывных одномерных систем с детерминированными параметрами для детерминированных и случайных функций времени. Параллельно шло обобщение спектрального метода, формировалось его математическое обеспечение. Разработке основ спектрально-операторного метода посвящена монография В.В. Солодовникова и В.В. Семенова "Спектральная теория нестационарных систем управления" (1974).
Сложность при синтезе и проектировании САР учитывалась уже при разработке частотного метода синтеза корректирующих устройств. Первая попытка математически сформулировать принцип сложности была предпринята В.В. Солодовниковым и В.Л.Ленским в 1965 г. Принятый ими подход основан на введенном понятии сложности как широты класса или множества, в котором ищут решение задачи.
Несколько позже В.В. Солодовниковым и В.Ф. Бирюковым был проведен анализ свойств операторов, порождаемых скалярными и векторными интегральными уравнениями первого рода (например, типа уравнения Винера-Хопфа), а также корректности задач их решения в естественных с практической точки зрения функциональных пространствах. На основе предложенного принципа минимальной сложности (ПМС) даны корректные реализуемые на ЭВМ алгоритмы для вычисления скалярных и матричных ИПФ соответственно для одномерных и многомерных САУ. (Солодовников В.В., Бирюков В.Ф., ТумаркинВ.И. Принцип сложности
в теории управления, 1977 г.). Показано, что применение ПМС целесообразно и для решения задач оптимального детерминированного управления в связи с применением принципа максимума и рассмотрением условий реализуемости оптимальных управлений. (Солодовников В.В., Тумаркин В.И. Теория сложности и проектирование систем управления, 1990 г.).
Владимир Викторович был постоянно окружен учениками многих поколений. Среди учеников старшего поколения широкую известность в нашей стране и за рубежом получили академики РАН Е.А. Федосов, О.И. Ларичев, профессора А.Н. Батков, Ц.Л. Литовченко, П.С. Матвеев, В.П. Пантелеев, К.А. Пупков, А.С. Синицын, В.И. Тумаркин, В.К. Титов и многие другие. Результаты их работ отмечались не только высоким теоретическим уровнем, но и практической направленностью, позволяющей создавать системы управления летательными аппаратами, комплексные методы принятия решений, методы проектирования нелинейных стохастических систем. Многими более молодыми учениками В.В. Солодовникова при его поддержке и участии были подготовлены докторские диссертации по современным направлениям теории управления. Среди них профессора А.Н. Дмитриев, В.В. Семенов, В.П. Колесник, В.Ф.Бирюков, Н.Д.Егупов. При поддержке В.В.Солодовникова в 1980-е гг. сложились диссертационные направления у профессоров В.Ю.Зверева и Е.М. Воронова по разработке теории оптимального управления многообъектными многокритериальными многоуровневыми системами на основе теории игр и графовой интерпретации иерархических структур.
Будучи научным руководителем ЦНИИКА, В.В. Солодовников в конце 1950-х годов заложил научные и технические основы комплексной автоматизации производства. Многочисленные работы, посвященные этому направлению, оказали большое влияние на дальнейшее развитие теории и практики автоматических и автоматизированных систем управления технологическими процессами и становление учебной специализации кафедры по промышленной автоматике.
Наряду с фундаментальными теоретическими исследованиями В.В. Солодовников является автором целого ряда оригинальных технических разработок в области автоматики. Так, еще в 1940 г. им была разработана первая установка, основанная на идее сопряжения математической модели с реальной аппаратурой; в период 1951-1953 гг. под его руководством разработаны первые в СССР электронные корреляторы, комплект вычислительных машин для статистического анализа.
Под руководством В.В. Солодовникова в рамках опытно-конструкторских работ была разработана структура и внедрено программное обеспечение тренажерной системы (В.В. Солодовников, С.К. Арутюнов, Е.С. Лобусов), а также проведены обширные работы по созданию программного обеспечения многомашинного комплекса для автоматизированного проектирования систем управления движущимися объектами (В.В. Солодовников, Я.Я. Алексанкин, А.Э. Бржозовский, В.А. Жданов,
Е.С. Лобусов, В.В. Постников, Н.А. Чулин, В.И. Сивцов и др. Автоматизированное проектирование систем автоматического управления, 1990 г., в соавторстве в том числе с собственными аспирантами).
Под руководством В.В. Солодовникова на кафедре сложилось направление по разработке методов и технологий микропроцессорного управления. Одному из результатов, достигнутых в этом направлении, посвящена монография В.Н. Плотникова, В.А. Суханова, Ю.Н. Жигулевцева "Речевой диалог в системах управления" (1980).
Достижения научно-педагогической деятельности В.В. Солодовни-кова и его школы находят применение в оборонной промышленности (более 30 предприятий оборонного комплекса), на предприятиях космической отрасли и при подготовке специалистов в процессе становления и развития учебных специализаций по системам управления ракет, системам управления космических летательных аппаратов на базе кафедры и филиалов на предприятиях.
Основатель научно-педагогической школы МВТУ им. Н.Э. Баумана в области автоматического управления В.В. Солодовников работал на кафедре до последних дней жизни (1992).
Франсуа де Ларошфуко писал: "... Выдающийся человек лет не имеет — он преодолевает все, что останавливает обыкновенные умы...". Эти проявления высокого духовного сосредоточения В.В. Солодовникова, его интеллектуальной силы и прекрасных человеческих качеств на всю жизнь оставили в памяти многих людей образ выдающегося современника.
Традиции научно-педагогической школы В.В. Солодовникова продолжаются в жизни кафедры. В течение более двадцати лет кафедрой руководит ученик В.В. Солодовникова действительный член РАЕН, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор К.А. Пупков. Под его руководством на кафедре развивается новое научное направление, связанное с созданием теории и техники интеллектуальных систем (ПупковК.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы, 2003 г.). Сформированы новые методы исследования систем управления на основе комплексирования робастных нейронечетких и адаптивных методов (ПупковК.А., ЕгуповН.Д., ГавриловА.И., Коньков В.Г., Моча-лов И.А. и др. Методы робастного, нейронечеткого и адаптивного управления, 2001 г.). Формируются свойственные интеллектуальным системам методы синтеза цели на основе памяти, мотивации, афферентации и прогноза. Разрабатывается технология проектирования интеллектуальных систем управления на основе динамических экспертных систем. Исследуются свойства моделей интеллектуальных систем как структурно и функционально сложных иерархических систем, включающих в себя процессы системного синтеза структуры, уравновешивания и оптимизации поуровневых многообъектных и многокритериальных систем и меж-уровневой оптимальной координации (Воронов Е.М. Методы оптимизации управления многообъектными многокритериальными системами на основе стабильно-эффективных решений, 2001 г.).
Успешно развивается аспирантура и докторантура кафедры. Издан пятитомный учебник по современным методам управления (2004). Кафедра "Системы автоматического управления" продолжает подготовку специалистов, а также бакалавров и магистров по автоматическому управлению (Пупков К.А., Веселов А.П. В науке и образовании. 60 лет кафедре "САУ", 2008 г.).
Наследие основателя научно-педагогической школы кафедры "Системы автоматического управления" В.В. Солодовникова в его столетний юбилей вселяет оптимизм в продолжателей дела всей его жизни, веру в успех и уверенность в завтрашнем дне кафедры.
Коллектив кафедры "Системы автоматического управления" МГТУ им. Н.Э. Баумана
