Никола́й Фёдорович Мино́рский (; 23 сентября 1885, Корчева, Тверская губерния, Российская империя — 31 июля 1970, Флоренция, Италия) — русский и американский инженер, математик и специалист по теории автоматического управления. Один из пионеров математической теории автоматического регулирования и исследований нелинейных систем. Наиболее известен работами по автоматическому управлению морскими судами, в которых сформулировал принципы регулирования, соответствующие современному ПИД-регулятору.
Биография
Российская империя
Николай Минорский родился в городе Корчева Тверской губернии на Верхней Волге. Впоследствии территория старой Корчевы была затоплена при создании Иваньковского водохранилища.
После окончания гимназии Минорский добровольно поступил на службу во флот и был зачислен юнкером 18-го флотского экипажа Балтийского флота. По данным издания «Академгородок», в июле 1906 года он находился на учебном судне «Рига», когда корабль встретился с охваченным восстанием крейсером «Память Азова». За действия во время этих событий Минорский был награждён серебряной медалью «За храбрость» на Георгиевской ленте.Исаев С. От Кронштадта до Стэнфорда // «Академгородок». — 12 мая 2021.
В 1908 году Минорский завершил военно-морскую подготовку и получил офицерский чин. Затем продолжил образование во Франции, изучая электротехнику в Университете Нанси. Вернувшись в Санкт-Петербург, учился в Императорском Санкт-Петербургском политехническом институте, где специализировался в области электромеханики. Окончил институт в 1911 году (ЦГИА СПб, фонд 478, опись 4, дело № 672)
С началом Первой мировой войны Минорский был призван из запаса и служил на линкоре «Севастополь». В дальнейшем занимался внедрением и эксплуатацией гироскопических компасов на кораблях Балтийского флота и преподавал вопросы, связанные с гироскопическими приборами.
В 1916 году он опубликовал работу «Гироскопический компас», посвящённую эксплуатации и устройству новых навигационных приборов. К 1917 году Минорский разработал несколько электронавигационных устройств, в том числе прибор для регистрации движения корабля и гирометр — гироскопический прибор для измерения угловой скорости и рыскания судна.
В 1917—1918 годах Минорский выполнял поручения российского военно-морского ведомства в Западной Европе и находился в Париже в качестве помощника военно-морского атташе.
Эмиграция в США
В июне 1918 года, после революционных событий в России, Минорский эмигрировал в США. В 1918—1922 годах он работал в исследовательской лаборатории General Electric в Скенектади, где был сотрудником известного электротехника Чарльза Протеуса Штейнмеца.
В этот период Минорский сосредоточился на задаче автоматического управления курсом корабля. Результатом исследований стала опубликованная в 1922 году статья Directional Stability of Automatically Steered Bodies («Курсовая устойчивость автоматически управляемых тел»).
В 1922—1923 годах идеи Минорского были использованы при установке и испытаниях системы автоматического управления на американском линкоре USS New Mexico.
Пенсильванский университет и исследования для ВМС США
В 1920-е годы Минорский стал профессором Пенсильванского университета, где преподавал электротехнику и прикладную физику. В 1929 году он получил в университете степень PhD по физике, защитив диссертацию Electronic conduction and ionization in crossed electric and magnetic fields.
В 1930-е годы Минорский продолжал исследования для ВМС США, переключившись с управления курсом на задачу уменьшения бортовой качки кораблей. Он разрабатывал системы активной стабилизации с использованием управляемых цистерн. В 1938 году система испытывалась на крупной модели корабля, а позднее — на реальных кораблях американского флота.
В 1940—1946 годах Минорский был специальным консультантом руководства David Taylor Model Basin, исследовательского центра ВМС США, где занимался вопросами стабилизации судов и другими задачами прикладной механики.
Стэнфорд и нелинейная механика
В 1946 году Минорский перешёл в Стэнфордский университет, где работал в отделении инженерной механики и продолжил исследования динамики и стабилизации кораблей.
К этому времени одним из основных направлений его деятельности стала нелинейная механика. Минорский активно знакомил американских исследователей с работами советской математической школы по теории нелинейных колебаний. В 1947 году вышла его книга Introduction to Non-Linear Mechanics, в которой были изложены топологические и аналитические методы исследования нелинейных систем.
После ухода с постоянной университетской работы Минорский вместе с женой Мадлен, уроженкой Франции, значительную часть времени проводил в Европе. Он продолжал публиковать научные работы, читать лекции и участвовать в исследованиях нелинейных колебаний и теории управления.
Минорский умер 31 июля 1970 года во Флоренции.
Вклад в теорию автоматического управления
Наибольшую известность Минорскому принесли работы по автоматическому управлению курсом морского судна.
Исследуя действия опытного рулевого, Минорский рассматривал управление как процесс, в котором управляющее воздействие зависит не только от текущего отклонения корабля от заданного курса, но также от накопившейся ошибки и скорости её изменения. В математическом описании 1922 года присутствовали составляющие, соответствующие современным пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющим управления.
Такой принцип впоследствии получил название пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования. Историк математики Лоик Петижирар характеризует работу Минорского 1922 года как одно из наиболее разработанных теоретических исследований межвоенного периода, посвящённых системам управления типа PID.
Изначально теория создавалась применительно к морской навигации, однако разработанные Минорским методы имели более широкое значение для автоматического управления динамическими системами.
Работы по нелинейной механике
Начиная с 1930-х годов Минорский уделял всё больше внимания нелинейным динамическим системам, теории устойчивости и колебаний. Его работы способствовали распространению в США математических методов исследования нелинейных колебаний, в том числе идей, развивавшихся советской школой А. А. Андронова.
За свою научную карьеру Минорский опубликовал большое число статей и несколько обобщающих монографий по нелинейной механике, колебаниям и теории управления.
Награды
Серебряная медаль «За храбрость» на Георгиевской ленте — согласно биографическому материалу «Академгородка», за действия во время событий на Балтийском флоте в 1906 году. Премия Монтиона Французской академии наук (1955).
Избранные труды
Книги Minorsky N. Introduction to Non-Linear Mechanics: Topological Methods, Analytical Methods, Non-Linear Resonance, Relaxation Oscillations. — J. W. Edwards, 1947. Minorsky N. Dynamics and Nonlinear Mechanics: The Theory of Oscillations. — Wiley, 1958. Minorsky N. Nonlinear Oscillations. — Princeton: D. Van Nostrand Company, 1962. Minorsky N. Theory of Nonlinear Control Systems. — 1969.
Статьи Minorsky N. Directional Stability of Automatically Steered Bodies // Journal of the American Society for Naval Engineers. — 1922. — Vol. 34, № 2. — P. 280—309. — DOI: 10.1111/j.1559-3584.1922.tb04958.x. Minorsky N. Phenomenon of Direct-Current Self Excitation in Vacuum Tube Circuits and in Applications // Journal of the Franklin Institute. — 1927. Minorsky N. Automatic Steering Test // Journal of the American Society of Naval Engineers. — 1930. Minorsky N. Ship Stabilization by Activated Tank: An Experimental Investigation // The Engineer. — 1934. Minorsky N. The Principles and Practice of Automatic Control // The Engineer. — 1937.
См. также ПИД-регулятор Теория управления Автопилот Нелинейная система Нелинейная динамика
Примечания
Литература
Исаев С. От Кронштадта до Стэнфорда // «Академгородок». — 12 мая 2021.
Ссылки
Категория:Инженеры Российской империи Категория:Инженеры США Категория:Математики США Категория:Специалисты по теории управления Категория:Офицеры Русского императорского флота Категория:Русские эмигранты первой волны в США Категория:Выпускники Университета Нанси Категория:Выпускники Пенсильванского университета Категория:Преподаватели Пенсильванского университета Категория:Преподаватели Стэнфордского университета Категория:Выпускники Санкт-Петербургского политехнического института (до 1917 года)