Николас Минорски¶

Николас Минорски (полное имя — Николай Фёдорович Минорский, англ. Nicholas Minorsky; 23 сентября 1885, Корчева, Тверская губерния, Российская империя — 31 июля 1970, Италия) — русский и американский учёный в области механики, кораблестроения и теории автоматического управления. Известен как один из пионеров теории автоматического регулирования, автор концепции пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора, а также разработчик ряда систем управления для военно-морского флота.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Николай Фёдорович Минорский родился в 1885 году в городе Корчева Тверской губернии (ныне не существует, территория входит в Конаковский район Тверской области). В 1908 году окончил Морское инженерное училище в Кронштадте, получив специальность корабельного инженера. После этого служил на Балтийском флоте, участвовал в проектировании и строительстве кораблей.

В 1911–1914 годах Минорский продолжил образование в Николаевской морской академии в Санкт-Петербурге, где изучал кораблестроение и механику. В 1914 году защитил диссертацию, посвящённую теории качки корабля, и получил звание адъюнкт-профессора.

¶Эмиграция и работа во Франции

После Октябрьской революции 1917 года Минорский эмигрировал из России. В 1918–1922 годах жил во Франции, где работал в судостроительной компании «Шантье де ла Луар» (Chantiers de la Loire) в Нанте. Занимался расчётами остойчивости и динамики кораблей, а также участвовал в проектировании военных судов для французского флота.

¶Деятельность в США

В 1922 году Минорский переехал в США. С 1923 года работал в Военно-морском министерстве США (U.S. Navy Department) в Вашингтоне, где занимался исследованиями в области управления кораблями и автоматизации. В 1934 году получил американское гражданство, изменив имя на Николас Минорски (Nicholas Minorsky).

В 1930-х годах Минорски активно занимался разработкой систем автоматического управления для военных кораблей, в частности для стабилизации орудийных платформ и управления курсом. В 1934 году он опубликовал статью «Directional stability of automatically steered bodies» («Направленная устойчивость автоматически управляемых тел»), в которой впервые математически описал пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор.

В 1940-х годах Минорски работал в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) в Пасадене, где занимался исследованиями в области нелинейных колебаний и теории автоматического регулирования. В 1947 году вышла его монография «Introduction to Non-Linear Mechanics» («Введение в нелинейную механику»), ставшая одним из первых систематических учебников по этой теме.

¶Последние годы

В 1950-х годах Минорски вышел на пенсию, но продолжал научную работу. В 1960-х годах он вернулся в Европу и поселился в Италии, где занимался историей науки и философией. Умер 31 июля 1970 года в возрасте 84 лет.

¶Научный вклад

¶ПИД-регулятор

Основной вклад Минорски в науку — теоретическое обоснование и математическое описание пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора. В 1934 году в статье «Directional stability of automatically steered bodies» он показал, что для устойчивого управления движением объекта (например, корабля) необходимо использовать три компонента:

• Пропорциональный (П) — реакция на текущее отклонение;
• Интегральный (И) — реакция на накопленное отклонение (устранение статической ошибки);
• Дифференцирующий (Д) — реакция на скорость изменения отклонения (предсказание поведения).

Минорски применил эту теорию к автоматическому управлению курсом корабля, показав, что ПИД-регулятор позволяет значительно снизить рыскание и улучшить устойчивость. Хотя идеи ПИД-регулирования высказывались и ранее (например, Элмером Сперри в 1910-х годах), именно Минорски впервые дал строгое математическое обоснование и классификацию типов регуляторов.

¶Теория нелинейных колебаний

Минорски внёс значительный вклад в теорию нелинейных колебаний. Его монография «Introduction to Non-Linear Mechanics» (1947) стала одним из первых учебников, систематизирующих методы анализа нелинейных систем, включая метод фазовой плоскости и метод гармонического баланса. Он также исследовал автоколебания в механических системах, в частности в системах управления кораблями.

¶Корабельная гидродинамика

В ранний период своей карьеры Минорски занимался проблемами качки корабля и остойчивости. Он разработал методы расчёта бортовой и килевой качки, а также предложил конструкции успокоителей качки (цистерн и рулей), которые впоследствии применялись на военных кораблях.

¶Основные труды

• Minorsky N. Directional stability of automatically steered bodies // Journal of the American Society of Naval Engineers. — 1922. — Vol. 34, No. 2. — P. 280–309. (Переиздана в 1934 году с дополнениями).
• Minorsky N. Introduction to Non-Linear Mechanics. — Ann Arbor: J. W. Edwards, 1947. — 447 p.
• Minorsky N. Nonlinear Oscillations. — Princeton: D. Van Nostrand, 1962. — 714 p.
• Minorsky N. Theorie der nichtlinearen Schwingungen. — Berlin: Akademie-Verlag, 1966. — 420 p. (Немецкий перевод «Nonlinear Oscillations»).

¶Признание и наследие

• Имя Минорски носит медаль Минорски (Minorsky Medal), присуждаемая Международной федерацией по автоматическому управлению (IFAC) за выдающиеся достижения в области теории автоматического управления.
• В 1960 году Минорски был избран почётным членом Американского общества инженеров-механиков (ASME).
• Его работы по ПИД-регулированию легли в основу современной теории автоматического управления, и ПИД-регуляторы остаются наиболее распространённым типом регуляторов в промышленности (до 90% всех промышленных регуляторов).

¶Интересные факты

• Минорски был одним из первых, кто применил методы теории автоматического управления к военно-морским задачам, в частности к стабилизации орудийных платформ и управлению торпедными аппаратами.
• В 1930-х годах он работал над проектом автоматического управления для линкоров типа «Айова», что способствовало повышению точности стрельбы в условиях качки.
• Минорски свободно владел русским, французским, английским и итальянским языками, а в последние годы жизни занимался переводами научных трудов.

¶Источники

• Bennett S. A History of Control Engineering, 1930–1955. — London: Peter Peregrinus, 1993. — 250 p.
• Minorsky N. Directional stability of automatically steered bodies // Journal of the American Society of Naval Engineers. — 1934. — Vol. 46, No. 2. — P. 280–309.
• Minorsky N. Introduction to Non-Linear Mechanics. — Ann Arbor: J. W. Edwards, 1947. — 447 p.
• Astrom K. J., Hagglund T. PID Controllers: Theory, Design, and Tuning. — 2nd ed. — Research Triangle Park: ISA, 1995. — 343 p.
• Некролог: Nicholas Minorsky // The New York Times. — 1970. — 2 августа.