«Электротехника и управление электромеханическими системами»

Основоположником школы электротехники в нашем университете является Алексей Григорьевич Белявский (1884–1941) – известный ученый-электротехник, профессор (1916 г.), доктор технических наук (1934 г.), заслуженный деятель науки и техники (1934 г.). С 1910 г. А.Г. Белявский работал в ДПИ, где им и его коллегами выполнялись исследования по созданию статических преобразователей переменного тока в постоянный.

В возглавляемой профессором А.Г. Белявским электротехнической лаборатории были изготовлены первые в стране промышленные образцы ртутных выпрямителей и на их базе – инверторы тока, разработаны схемы ионного возбуждения синхронных генераторов, определены принципы работы вентильных двигателей. Профессор А.Г. Белявский принимал участие в составлении плана ГОЭЛРО, являлся членом Парижской академии. Им опубликовано более 100 научных работ, в том числе основополагающие монографии «Ртутные выпрямители переменного тока» (1927 г.), «Механические выпрямители» (1934 г.), в которых сопоставлением электрических и механических способов выпрямления электрического тока им впервые была разработана теория механического вибрационного выпрямителя.

В процессе становления и развития электротехнической научно-педагогической школы Новочеркасского политехнического института (НПИ) были созданы и успешно развивались научные направления:

• 
  оптимизация энергопотребления сложных электромеханических комплексов (руководитель профессор Б.Н. Авилов-Карнаухов);
  
• 
  разработка основ теории электрических нагрузок электротехнических установок (руководитель профессор Г.М. Каялов);
  
• 
  комплексные исследования электромагнитных и тепловых процессов в электрических машинах с полупроводниковыми преобразователями (руководитель профессор Е.М. Синельников);
  
• 
  создание методологии точных математических расчетов электромагнитных полей в массивных токопроводах (руководитель профессор В.М. Алехин);
  
• 
  анализ, синтез, моделирование и расчет магнитных систем (руководитель доцент И.И. Пеккер);
  
• 
  совершенствование комплексных методов проектирования и исследования электрических аппаратов (руководитель профессор А.Г. Никитенко).
  

Решению проблемы улучшения энергетических характеристик механизмов с электроприводом и поиску способов экономного расходования электроэнергии профессор Б.Н. Авилов-Карнаухов посвятил более 50 лет своей научной деятельности. Им и его учениками получены важные теоретические результаты, которые внедрены в практику и используются на предприятиях Российской Федерации и за рубежом.

Основателем научного направления по разработке и применению теоретико-вероятностных методов анализа и моделирования систем электроснабжения электротехнических установок является Георгий Михайлович Каялов (1905–1986), доктор технических наук (1963 г.), профессор (1962 г.), защитивший в 1963 г. одну из первых в стране докторскую диссертацию по исследованию электрических нагрузок электротехнических установок промышленных предприятий. Г.М. Каяловым опубликовано 117 научных работ, из них две основополагающие монографии: «Электрические нагрузки промышленных предприятий» (1964 г.) и «Основы построения промышленных электрических сетей» (1978 г., соавтор Л.Э. Каждан), подготовлено 18 кандидатов наук, из которых четверо стали докторами наук. В результате выполнения под руководством профессоров Б.Н. Авилова-Карнаухова и Г.М. Каялова близких по целям и тематической направленности исследований по нормированию, рациональному потреблению и повышению эффективности использования электроэнергии электроприводами промышленных установок и электротехническими комплексами было опубликовано 10 монографий, защищено более 30 кандидатских и шесть докторских диссертаций.

Интенсивный период развития электротехнической школы НПИ связан с именем профессора Е.М. Синельникова. Ефим Маркович Синельников (1905–1994 гг.) начал работать в НПИ с 1953 г., будучи доктором технических наук (1948 г.) и известным ученым в области электромеханики и электромашиностроения, имеющим богатый опыт Московской и Харьковской электротехнических школ. Под его руководством и при непосредственном участии стали комплексно развиваться исследования в области электрических машин, вычислительной техники, силовой электроники, теоретической электротехники. Достижения Новочеркасской научной школы электротехники были признаны учеными страны. В НПИ были организованы первые всесоюзные конференции по вопросам коммутации машин постоянного тока и применению ЭВМ при проектировании электромеханических устройств и систем.

Особо следует отметить вклад профессора Е.М. Синельникова в организацию Всесоюзного (ныне Всероссийского) научно-технического журнала «Известия вузов. Электромеханика». Ему принадлежала идея издания журнала, формулировка целей и задач, подготовка предложений по выпуску журнала и защита их на коллегии Минвуза СССР. Е.М. Синельников был главным редактором журнала со дня его основания в 1958 г. и до 1993 г. Журнал оказал большое влияние на развитие исследований по различным направлениям электротехники и подготовку научно-педагогических кадров в НПИ, на развитие сотрудничества с вузами у нас в стране и за рубежом.

Значительная роль в развитии электротехнического направления принадлежит ученику профессора А.Г. Белявского доктору технических наук (1966 г.), профессору (1967 г.) Ивану Павловичу Боляеву (1907–1975). Он один из первых в 1941 г. защитил кандидатскую диссертацию «Экспериментальное исследование вращающего момента асинхронного двигателя», а затем в 1966 г. докторскую диссертацию «Исследование и расчет тепловых процессов в электрических машинах с применением вычислительных машин». Он первым в нашей стране начал работу по исследованию и расчёту тепловых процессов в электрических машинах и внёс весомый вклад в решение одной из наиболее трудных задач на стыке двух наук: электротехники и теплотехники.

Большой вклад в создание научной базы отече­ственного электровозостроения и организацию в 1958-59 гг. отраслевого научно-исследовательского института, который в последую­щие годы был преобразован во Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электровозостро­ения (ВЭлНИИ) внес Александр Леонтьевич Курочка (1924-1991 гг.). После успешной защиты кандидатской дис­сертации в 1959 г. он был назначен заместителем директора по научной работе. Находясь на этой должности, Александр Леонтьевич непо­средственно руководил работами по созданию и освоению в эксплуата­ции электровозов переменного тока ВЛ60К, ВЛ80К, ВЛ80Т, надеж­ность и эффективность которых была признана на государственном уровне. В 1968 г. А. Л. Курочка, как крупный специалист, имеющий ученое звание старшего научного сотрудника, был приглашен в НПИ на постоянную работу доцентом кафедры электрических машин. Основ­ное направление его научной работы – тяговые электрические ма­шины и электровозостроение. По актуальной проблеме анализу и синтезу кибернетическими методами тяговых электрических машин для электровозов он защитил докторскую диссертацию (1977 г.). А. Л. Курочка является автором и соавтором 10-ти монографий.

Фундаментальные исследования в области асинхронных электрических машин были выполнены и обобщены доцентом Ф.И. Цыбулевским (1939-2000 гг.) в докторской диссертации «Теоретические основы совершенствования электромагнитных расчетов электрических машин переменного тока» (1999 г.), в которой развита теория силовых взаимодействий в магнитном поле, получены аналитические выражения для электромагнитных сил и вращающих моментов в электрических машинах.

Возникновение в НПИ научного направления по математическому моделированию электромагнитных полей на основе интегральных уравнений связано с Владимиром Максимовичем Алехиным (1916–1990), доктором технических наук (1963 г.), профессором.

Результаты исследования В.М. Алехиным поверхностного эффекта в токопроводах изложены в его докторской диссертации «Расчет электромагнитного поля в многофазных системах токопроводов». Эти исследования базировались на глубоком проникновении в сущность задач, строгой математической постановке и использовании эффективных математических методов. Его научные исследования, вклад в подготовку инженерных и научных кадров получили высокую оценку – в 1961 г. В.М. Алехин  был награжден орденом Ленина.

Вместе с профессором В.М.Алехиным теоретические основы электротехнической школы в НПИ закладывали известные ученые-электротехники О.В. Тозони и Э.В. Колесников, защитившие впоследствии докторские диссертации. Профессор Э.В. Колесников развил методы расчета электромагнитных полей в массивных токо- и магнитопроводах в стационарных и переходных режимах с учетом нелинейных свойств ферромагнетика. Защищенная им докторская диссертация «Переходные и стационарные магнитные поля магнитопроводов и токопроводов» (1969 г.) получила высокую оценку ведущих специалистов страны по теоретической электротехнике. В 1971 г. была создана в НПИ кафедра прикладной математики, первым заведующим которой стал Э.В. Колесников. Впоследствии четверо его аспирантов (В.И. Астахов, И.П. Стадник, Б.Н. Сипливый, А.Н. Ткачев) подготовили и успешно защитили по теоретической электротехнике докторские диссертации.

Научное направление «Анализ, синтез, моделирование и расчет магнитных систем» было создано и успешно развивалось кандидатом технических наук, доцентом Иоэлем Иосифовичем Пеккером (1915-1999 гг.). Им были предложены метод интегрирования по источникам поля, оригинальные методы модели­рования электромагнитов и систем с постоянными магнитами. В сферу его разнообразных научных интересов входило создание различных типов электромагнитов, датчиков на электромагнитной основе, магнитной почты, быстродействующих электромагнитов печатающих устройств, устройств магнитного подвеса и захватов на управляемых постоянных магнитах, ав­томатических устройств контроля качества постоянных магнитов и мно­гое, многое другое. Достаточно сказать, что под его научным руково­дством было защищено 32 кандидатские диссертации, опубликовано более 200 научных статей, получено около 40 авторских свидетельств, издано 3 монографии. Ряд его учеников стали профессорами и докторами наук, в том числе В.И. Лачин, Н.И. Горбатенко.

Создателем научного направления в НПИ по математическому моделированию и автоматизации проектирования электрических аппаратов и электромагнитных устройств является Александр Григорьевич Никитенко (1930–1999), доктор технических наук (1989 г.), профессор (1984 г.), заслуженный деятель науки Российской Федерации. Впервые в отечественной практике проблемы математического моделирования электромагнитных аппаратов были поставлены в НПИ. Накопленный опыт применения вычислительной техники в этой области был изложен в монографии А.Г. Никитенко «Расчет электромагнитных механизмов на вычислительных машинах» (1967 г., соавтор И.И. Пеккер).

Впоследствии под руководством профессора А.Г. Никитенко были разработаны математические модели, созданы алгоритмы и вычислительные программы для автоматизированного проектирования, оптимизации характеристик, синтеза различных электромагнитных механизмов, анализа переходных процессов в них с учетом влияния вихревых токов, разработана методология расчета электромагнитных и тепловых полей с использованием метода конечных элементов и интегральных уравнений. В 1989 г. А.Г. Никитенко защитил докторскую диссертацию: «Разработка математических методов моделирования электромагнитных аппаратов». Результаты выполненных по данному научному направлению исследований были опубликованы в монографиях: А.Г. Никитенко, Б.Н. Лобов и др. «Математическое моделирование и автоматизация проектирования тяговых аппаратов» (1996 г.); под редакцией А.Г. Никитенко «Электромагнитные механизмы. Анализ и синтез» (1998 г.); А.Г. Никитенко, Е.М. Плохов, А.А. Зарифьян  и др. «Математическое моделирование динамики электровозов» (1998 г.); В.П. Гринченков, А.В. Павленко и др. «Компьютерное моделирование и оптимизация элементов систем мехатроники» (1999 г.); О.Ф. Ковалев «Комбинированные методы моделирования магнитных полей в электромагнитных устройствах» (2001 г.). Всего по данному научному направлению опубликовано свыше 200 статей в центральных и зарубежных журналах, издано семь монографий, пять учебных пособий с грифом Министерства образования РФ, получено 11 авторских свидетельств на изобретения, защищено семь кандидатских и три докторские диссертации: А.Г.Никитенко (1989 г.), А.В.Павленко (1999 г.), О.Ф.Ковалевым (2001 г.).

В настоящее время электротехнической научно-педагогической школой в ЮРГТУ (НПИ) руководит Юрий Алексеевич Бахвалов, доктор технических наук (1974 г.), профессор (1976 г.), заслуженный деятель науки Российской Федерации (1997 г.). Ю.А. Бахвалов в 1973 г. защитил докторскую диссертацию «Математическое моделирование волновых процессов в обмотках трансформаторов», в которой впервые были поставлены и решены задачи строгого расчета перенапряжений в мощных трансформаторах предложена новая схема замещения обмоток при импульсных воздействиях, учитывающая собственные электромагнитные колебания в катушках. Результаты работы были внедрены во Всесоюзном научно-исследователь­ском институте трансформаторостроения (г. Запорожье, Украина), а затем на заводах России, Болгарии, Германии, Чехословакии. Профессором Ю.А. Бахваловым опубликовано более 120 научных работ, в том числе семь монографий, подготовлено 32 кандидата и пять докторов наук (А.И.Ткачев, С.А. Некрасов, Г.К. Птах, А.В. Седов, Г.И. Володин).

На теоретической базе рассмотренных выше научных направлений электротехнической школы ЮРГТУ (НПИ) появились и в настоящее время успешно развиваются новые научные направления:

• 
  математическое моделирование стационарных и квазистационарных электромагнитных полей (руководитель д.т.н., профессор В.И. Астахов);
  
• 
  математическое моделирование электромагнитных процессов в электромеханических комплексах и системах (руководитель д.т.н., профессор Г.К. Птах);
  
• 
  создание методов проектирования, исследования и реализация управляемых индукторных машин с полупроводниковыми преобразователями частоты (руководители к.т.н., доцент Л.Ф. Коломейцев, д.т.н., доцент С.А. Пахомин);
  
• 
  разработка методов расчета, проектирования и реализация интегрированных быстродействующих электромагнитных приводов для мехатронных устройств и систем (руководитель д.т.н., профессор А.В. Павленко);
  
• 
  теория и практика ресурсосберегающего управления усилиями в электромеханических комплексах и системах (руководитель д.т.н., профессор Г.Я. Пятибратов);
  
• 
  теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления (руководитель д.т.н., профессор В.И. Лачин);
  
• 
  методы и средства измерения, контроля и диагностики в технике, биологии и медицине (руководитель д.т.н., профессор Н.И. Горбатенко).
  

Важные результаты получены В.И. Астаховым в период 2000 – 2005 гг. Разработанная им содержательная теория потенциалов, операторов и уравнений теории потенциалов имеет силу для областей с кусочно-гладкими или кусочно-ляпуновскими границами и справедлива для полей с конечной энергией. На базе созданной им теории потенциалов в Соболевских пространствах В.И. Астахову удалось также развить некоторые вариационные, декомпозиционные и проекционные методы решения краевых задач электродинамики с использованием векторных базисных функций. В.И. Астаховым предложена технологию математически строгого получения схем устройств, а также электромагнитных полей (метод энергетического баланса). Полученные схемы замещения делают возможным обоснованно выбирать структуру объекта при его идентификации, а также находить оценки погрешностей, возникающих при пользовании приближенными схемами замещения.

Научная деятельность В.И. Астахова сопровождается подготовкой молодых кадров по теоретической электротехнике и математической физике. Под его руководством подготовлены и успешно защищены шесть кандидатских диссертаций.

Оригинальные комбинированные численные методы моделирования плоскопараллельного магнитного поля в кусочно-однородных ферромагнитных средах предложены в докторской диссертации А.Н. Ткачева «Комбинированные методы расчета квазистационарного электромагнитного поля в линейных анизотропных ферромагнитных средах» (1998 г.). Им выполнено теоретическое обоснование комбинированных методов расчета магнитных полей в кусочно-однородных анизотропных ферромагнитных средах с линейными и нелинейными характеристиками, разработаны методы построения схем замещения анизотропных ферромагнитных тел с нелинейными магнитными свойствами, выполнено обобщение метода переменных состояния на случай одновременного анализа электрических и магнитных цепей, моделирующих электротехнической устройство.

Научной группой, возглавляемой Ткачевым А.Н., разработаны пакеты прикладных программ для расчета плоскопараллельного магнитного поля в кусочно-однородных ферромагнитных средах, которые не уступают зарубежным аналогам. В них реализованы оригинальные комбинированные численные методы и достигается возможность учета нелинейности, анизотропности, гистерезиса, вихревых токов и магнитной вязкости ферромагнитных материалов. Причем эти работы ведутся ими в тесном сотрудничестве с учеными Технического университета г. Ильменау (Германия) и регулярно апробируются на международных конференциях за рубежом. По этой тематике под руководством профессора А.Н.Ткачева защищены три кандидатские диссертации.

Существенный вклад в развитие расчетных методов исследования электротехнических устройств внес доцент С.А.Некрасов, защитивший в 2002 г. докторскую диссертацию «Интервальные и двусторонние методы для расчета с гарантированной точностью электрических и магнитных систем». В диссертации решена актуальная проблема неустойчивости двусторонних и интервальных численных методов. Впервые применены к задачам теоретической электротехники оригинальные и известные двусторонние и интервальные методы для решения дифференциальных (как обыкновенных, так и в частных производных), и интегральных уравнений. Разработаны эффективные методы расчета с гарантированной точностью переходных процессов и установившихся режимов в электрических и магнитных цепях, решена задача интервальной оптимизации электромагнитов, учитывающая погрешности исходных данных задачи.

Развитие методов математического моделирования в электромеханических комплексах и системах с электрическими машинами синхронного типа осуществлено в докторской диссертации заведующего кафедрой ТОЭ Г.К. Птаха (2003 г.). Им создана методология построения компьютерных полевых, схемных и на основе теории планирования вычислительного эксперимента макромоделей электрических машин синхронного типа, с помощью которых определяются показатели качества систем автономного электропитания и управляемого электропривода, разрабатываются алгоритмы управления, защиты, контроля и диагностики. На основе принципа расщепления нелинейного оператора и концепции блочного моделирования Г.К. Птахом разработан адаптивный метод расчёта электромагнитных процессов в электромашинно-вентильных системах при наличии жёсткости, а также слабого демпфирования. Основные результаты научных исследований Г.К. Птаха изложены в монографии «Развитие методов расчёта электромагнитных процессов в электромеханических системах с индукторными машинами» (2003 г.). Под его руководством защищено две кандидатские диссертации.

Важные теоретические результаты по исследованию магнитного гистерезиса при перемагничивании ферромагнитных материалов получены доцентом кафедры ТОЭ Н.А.Золотаревым. Основные положения теории магнитного гистерезиса и построенные на её основе различные модели изложены в серии его статей, опубликованных в журнале «Известия вузов. Электромеханика» с 1990 по 2000 гг.

Всего в области теоретической электротехники сотрудниками нашего вуза было защищено более 20 кандидатских и восемь докторских диссертаций: В.И. Алехин (1963 г.), О.В. Тозони (1966 г.), Э.В. Колесников (1969 г.), В.И. Астахов (1987 г.), И.П. Стадник (1989 г.), Б.Н. Сипливый (1993 г.), А.Н. Ткачев (1999 г.), С.А. Некрасов (2002 г.).

Современное развитие научного направления ЮРГТУ (НПИ) в области электромеханики осуществляется под руководством к.т.н., доцента Л.Ф. Коломейцева и д.т.н., доцента С.А. Пахомина. Тематика исследований направлена на создание электрических машин с электронным управлением. При этом наиболее существенные результаты достигнуты в области регулируемых вентильно-индукторных двигателей. По тематике индукторных машин защищено 12 кандидатских диссертаций. В 2001 г. С.А. Пахоминым защищена докторская диссертация «Развитие теории и практика проектирования энергосберегающих вентильно-индукторных электроприводов», в которой разработана компьютерная модель вентильно-индукторного привода, решены теоретические и практические задачи его создания. В результате выполненных исследований созданы и внедрены в практику проектирования расчетные методы, отличающиеся повышенной точностью.

В настоящее время в ЮРГТУ (НПИ) получены значительные успехи в реализации и внедрении в промышленность и транспорт ряда высокоэффективных разработок вентильно-индукторных электроприводов, в том числе и за рубежом (США, Новая Зеландия, Голландия). Выполненные инновационные разработки защищены 31 патентом и 12 свидетельствами на полезные модели.

Под руководством А.В. Павленко, доктора технических наук (1999 г.), профессора (2001 г.), развивается научное направление по электрическим и электронным аппаратам. В настоящее время формируется тематика, связанная с созданием методов расчета, проектирования и реализации интегрированных быстродействующих электромагнитных приводов для мехатронных устройств и систем с использованием новых компьютерных технологий, современной элементной базы. Разработаны новые методики анализа и синтеза электромагнитных механизмов, созданы эффективные математические модели, алгоритмы и пакеты программ. Коллективом ученых под руководством А.В. Павленко (при участии профессоров А.А. Короткого, М.Н. Хальфина) выполняются прикладные научные исследования по созданию новых методов и устройств для магнитной дефектоскопии стальных канатов. Разработанные устройства запатентованы, прошли промышленные испытания и рекомендованы к производству. Опытная партия приборов успешно эксплуатируется на предприятиях России. На основе указанных выше разработок создан НИИ «Электромеханика» (директор А.В. Павленко). Созданный в НИИ комплекс приборов сертифицирован и внесен в Государственный реестр средств измерения Российской Федерации А.В. Павленко, в составе коллектива авторов удостоен премии Правительства РФ в области науки и техники (2007 г.).

Результатом многолетнего научно-технического сотрудничества ЮРГТУ (НПИ) и ВЭлНИИ явились подготовка и успешная защита докторской диссертации доцентом кафедры «Электрические и электронные аппараты» П.Г. Колпахчьяном «Методология компьютерного моделирования и способы управления асинхронным тяговым приводом магистральных электровозов» (2006 г.). В диссертационной работе развита методология компьютерного моделирования и выполнено совершенствование способов и систем регулирования асинхронного тягового электропривода для улучшения тягово-энергетических характеристик магистральных электровозов.

Результаты научных разработок по данной тематике опубликованы в монографиях: Ю.А. Бахвалова, А.А. Зарифьяна, П.Г. Колпахчьяна  и др. «Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом» (2001 г.) и «Динамические процессы в асинхронном тяговом приводе магистральных электровозов» (2006 г.), изданных в центральных издательствах, а также в монографии П.Г. Колпахчьяна  «Адаптивное управление асинхронным тяговым электроприводом магистральных электровозов» (2006 г.).

В настоящее время в ЮРГТУ (НПИ) под руководством Г.Я. Пятибратова, доктора технических наук (2000 г.), профессора (2001 г.), создано научное направление, развивающее теорию и практику реализации ресурсосберегающих электромеханических систем, осуществляющих управление усилиями в упругих передачах и исполнительных механизмах различных технологических машин. Результаты, полученные при создании взаимосвязанных электроприводов, разработке их математических моделей, методов проектирования и оптимизации, вопросов технической реализации квазиоптимальных систем изложены Теоретические обобщения и проблемы оптимизации сложных электромеханических комплексов, создание их математических моделей, разработанные методы проектирования и практические вопросы реализации их квазиоптимальных систем управления рассмотрены в монографиях: Г.Я. Пятибратов  «Методология комплексного исследования и проектирования электромеханических систем управления усилиями в упругих передачах механизмов» (1999 г.); О.А. Кравченко, Г.Я. Пятибратов  «Создание систем оптимального управления усилиями в упругих передачах механизмов» (1999 г.), Г.Я. Пятибратов, Д.В. Барыльник, О.А. Кравченко «Математическое описание и моделирование систем компенсации силы тяжести с асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами». В 2000 г. Г.Я. Пятибрато­в по данной тематике защитил докторскую диссертацию «Развитие теории и практика управления усилиями в электромеханических системах с упругими связями».

Применение предлагаемых подходов, частотных и оптимальных методов теории управления, современных средств вычислительной техники позволило создать комплексную методологию разработки математических моделей, исследования и оптимизации электромеханических систем рассматриваемого класса, автоматизировать решение задач идентификации, анализа и синтеза структуры и параметров их управляющих устройств, а также их реализацию с использованием современной полупроводниковой и микропроцессорной техники. Реализация полученных результатов позволила повысить технический уровень и эффективность технологических машин благодаря расширению функциональных возможностей и оптимизации энергетических показателей современных электроприводов. Созданные системы внедрены в Российском государственном научно-исследовательском испытательном центре подготовки космонавтов им. Ю.А.Гагарина (Звездный Городок) и Ракетно-космической корпорации «Энергия» (г. Королев Московской обл.), в научно-исследовательском институте химических технологий (г. Люберцы), ОАО «Уралмаш» (г. Екатеринбург). Предложенные технические решения позволили создать принципиально новые устройства компенсации силы тяжести обезвешиваемых объектов, повысить производительность, надежность и технический ресурс работы электроприводов и исполнительных механизмов.

В начале 90-х годов научное направление «Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления» возглавил доцент В.И. Лачин. Тематика и фронт научных исследований были значительно расширены:

– принципы построения и программно-аппаратная реализация систем и устройств контроля, диагностики и прогнозирования состояния электроэнергетических объектов с дискретно-распределенными параметрами; состояния опор турбогенераторов, диспетчерского контроля и управления различными технологическими процессами и объектами, в частности объектами ЖКХ, а также управления электрической нагрузкой промышленных предприятий и энергосистем;

– методы синтеза систем автоматического управления нелинейными объектами с переменными характеристиками;

– специальные средства измерения силы, давления и температуры.

По результатам исследований была издана моногра­фия «Безгистерезисные магнитные преобразователи постоянного тока» (авторы А.К. Малина, В.И. Лачин, В.С. Федий, 1998 г.). Результаты научных исследований кафедры внедряются как на промышленных предприятиях, так и в учебный процесс. В частности, они включены в соответствующие разделы учебника «Электроника и микропроцессорная техника: Дипломное проектирование систем автоматизации и управления» (2007 г.) под ред. проф. В.И. Лачина и учебного пособия. «Электроника» (2007 г.) авторы В.И. Лачин и Н.С. Савёлов – оба с грифом Министерства образования, а также двух учебных пособий с грифом УМО.

По данному научному направлению защитили докторские диссертации профессор В.И. Лачин «Теория и методы построения устройств контроля и прогнозирования состояния объектов с дискретно распределёнными параметрамти» (2002 г.) и доцент А.В. Седов «Усовершенствованные математические методы и модели прогнозирования энергопотребления на основе применения декомпозиционного подхода» (2005 г.).

Новый этап в развитии научного направления в области магнитометрии связан с доктором технических наук, профессором Н. И. Горбатенко. Обладая незаурядными организаторскими способностями и глубокими знаниями в области магнитометрии, ему удалось сплотить коллектив молодых ученых и направить их исследования на создание нового поколения средств измерений магнитных параметров изделий из магнитных материалов. По теме научного направления защищено семь кандидатских диссертации.

В 2001 г. Н.И. Горбатенко защитил докторскую диссертацию на тему «Методы и устройства измерения, контроля и прогнозирования магнитных свойств изделий из ферромагнитных материалов». В этой работе заложены методологические основы развития теории магнитных измерений с использованием моделей исследуемых объектов.

Результаты научных исследований опубликованы в монографиях Горбатенко Н.И. «Натурно-модельные испытания изделий из ферромагнитных материалов» (2001 г.), Кириевского Е.В. «Измерение параметров тел в плазменных электродинамических ускорителях» (2005 г).

Важным итогом многолетнего научного сотрудничества ЮРГТУ (НПИ) с Техническим университетом Ильменау (Германия) стала защита в этом университете диссертации на соискание ученой степени доктора-инженера аспирантом кафедры «Информационно-измерительная и медицинская техника» С.В. Ковалевым по специальности «Мехатроника». В результате совместных исследований создан прецизионный электропривод с магнитным подвесом, превосходящий мировые аналоги.

В последние годы в рамках учебно-научно-производственного комплекса ЮРГТУ (НПИ) – ЗАО «ИРИС» – филиал ФГУП ПК «Ирис» выполняются совместные исследования и работы по созданию вспомогательных электроприводов, полупроводниковых преобразователей и источников бесперебойного питания для дизель-электрических подводных лодок (ДЭПЛ) нового поколения. С использованием опыта, накопленного на кафедре «Электромеханика» ЮРГТУ (НПИ), сотрудниками филиала ФГУП ПКП «Ирис» была создана компьютерная лаборатория комплексного проектирования вентильно-индукторных электроприводов (ВИП), позволяющая автоматизировать электромагнитные оптимизационные расчеты проектируемых индукторных двигателей, осуществлять моделирование электромагнитных процессов в ВИП и синтезировать эффективные законы их управления.

В филиале ФГУП ПКП «Ирис» совместно с учёными ЮРГТУ (НПИ) разработан ряд ВИП различного назначения. Их внедрение было осуществлено на головной ДЭПЛ нового поколения. Испытания и опыт эксплуатации подтвердили их соответствие требованиям технических заданий и высокую надежность работы в составе водоотливных насосов, компрессоров, холодильных машин, насосов гидравлики, лебедок. По этой тематике генеральным директором ЗАО «ИРИС» А.П. Темирёвым была защищена докторская диссертация «Разработка проблемно-ориентированных компонентов электротехнических комплексов дизель-электрической подводной лодки и систем управления ими» (2006 г.). По результатам выполненных научных исследований сотрудниками ФГУП ПКП «Ирис» под руководством и при консультациях учёных ЮРГТУ (НПИ) в 2006-2007 гг. были защищены также две кандидатские диссертации. В настоящее время к различным кафедрам ЮРГТУ (НПИ) в качестве соискателей и аспирантов прикреплены 12 сотрудников ЗАО «ИРИС». В ближайшей перспективе намечено продолжение совместных исследований по созданию мощных гребных ВИП для военно-морского флота, а также для общепромышленного применения.

За время существования электротехнической школы в ЮРГТУ (НПИ) её учеными достигнуты значительные успехи в указанных научных направлениях. Научный уровень и результаты выполненных исследований послужили основой для творческого сотрудничества ученых-электротехников с зарубежными коллегами. Ученые электротехнической школы НПИ неоднократно выступали на международных коллоквиумах и конференциях, а их статьи публиковались в научных журналах Германии, Италии, Польши, Румынии, Финляндии. С 1977 г. проводятся совместные научные разработки с техническим университетом г. Ильменау (Германия). Признанием за рубежом высокого уровня научных разработок университета является избрание в 2005 г. профессора Н.И. Горбатенко членом Саксонской академии наук (Германия).

Научные достижения научно-педагогической школы электротехники НПИ были признаны учеными страны. Высокая активность и результативность научной школы электротехники ЮРГТУ (НПИ) позволили создать в 2004 г. на базе ЮРГТУ (НПИ) подразделение Южного научного центра РАН – лабораторию энергетики и электротехники ЮНЦ РАН. Заведует лабораторией профессор В.И. Астахов, а её сотрудники, в числе которых три аспиранта, ведут работы по теме «Математические основы компьютерного моделирования и диагностики в электротехнике, энергетике и электрофизике». В настоящее время в ЮРГТУ (НПИ) продолжает издаваться научно-технический журнал «Известия вузов. Электромеханика» главным редактором, которого является профессор Ю.А.Бахвалов.

За весь период существования электротехнической школы ЮРГТУ (НПИ) её учеными было защищено 28 докторских и более 110 кандидатских диссертаций, издано 45 монографий, учебников и учебных пособий, большинство из которых изданы в центральных издательствах: «Высшая школа», «Энергоатомиздат», «Транспорт» и других. С 2000 г. в ЮРГТУ (НПИ) работает докторский диссертационный совет Д 212.304.01, рассматривающий диссертации по научным специальностям 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы, 05.09.05 – Теоретическая электротехника, а также совет Д 212.304.08, в котором защищаются диссертации по специальности 05.09.01 Электромеханика и электрические аппараты.

В 2010 г. В рамках научного направления «Математическое моделирование электромагнитных процессов в электромеханических комплексах и системах» создано конструкторское бюро «Электротехнические комплексы» (директор д.т.н., проф. Птах Г.К.)