История электротехники

В области ЭМП наибольшее влияние ЭВМ сказалось на разработке математических моделей, методов численного интегрирования, а также способов описания и ввода в ЭВМ реальной конфигурации и свойств среды исследуемого устройства. Быстродействие вычислительной техники, особенно в конце XX в., и новые методы обработки и представления результатов численных расчетов позволили производить практические расчеты для математических моделей на все более и более детальном уровне описания геометрических особенностей устройства, а также свойств материалов, используемых в нем. В этих условиях классические методы решения задач численного расчета (Г.И. Марчук, А.А. Самарский, Н.П. Калиткин и др.), особенно метод интегральных уравнений, нуждались в существенном развитии. Особое значение приобрела разработка при помощи современных вычислительных машин математических моделей таких свойств материалов, как гистерезис, вследствие важного значения гистерезисных явлений в теории поля, автоматики и регулирования процессами в сложных системах, о чем свидетельствуют работы иностранного члена РАН академика Словацкой академии наук О. Бенды, О.В. Толмачева, С.Х. Щерапа, Г. Фридмана и др. По этой причине и в ТЭ значительное место заняла разработка новых методов расчета ЭМП, в максимальной мере использующих возможности ЭВМ, и учета в них особенностей уравнений ЭМП. Особое внимание уделялось проблемам численного интегрирования уравнений ЭМП методом конечных элементов, сеток и интегральных уравнений (Ю.В. Ракитский, О.В. Тозони, К.С Демирчян, В.Л. Чечурин, А.Ф. Верлань и др.). Отечественные методы моделирования и численного расчета ЭМП, особенно в трехмерных областях с нелинейными и анизотропными свойствами, разработанные и апробированные даже на маломощных ЭВМ 70-х годов школой К.С. Демирчяна и Ю.В. Ракитского, были широко использованы в практике проектирования новых электрических машин большой мощности, в том числе на основе использования явления сверхпроводимости. При этом оказалось, что математические модели, созданные с учетом особенностей физических процессов и численных методов, наиболее продуктивны при решении проблем прикладного характера.

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