prof. Ing. Juraj Bízik, DrSc., 90-ročný

Ak chceme posúdiť význam osobnosti prof. J. Bízika a ním vychovanej generácie pre rozvoj automatizácie na Slovensku, treba sa pozrieť do neďalekej minulostí.
prof. Ing. Juraj Bízik, DrSc., 90-ročný

Obr. Jubilant prof. Ing. Juraj Bízik, DrSc.

Technické vzdelávanie sa na území Československej republiky začalo rozvíjať od roku 1718, keď bolo založené Stavovské civilné a vojenské pražské inžinierske štúdium. Rytier Franz Jozeph Gerstner školu reformuje v roku 1803 na Stavovský technický ústav. Vývoj ústavu pokračuje rýchlym tempom, objavujú sa nové predmety a zamerania. Základy elektrotechniky v rámci predmetu technická fyzika prednášal pre strojársky odbor Karel Václav Zenger (1830 – 1908). V roku 1901 Karel Domalíp prednáša už predmet elektrotechnika I a II. Po vzniku Československej republiky je škola v roku 1920 premenovaná na České vysoké učení technické (ČVUT), kde okrem iných je už aj oddelenie elektrotechnického inžinierstva. Po druhej svetovej vojne po znovuotvorení ČVUT v roku 1945 sa Zdeněk Trnka stáva vedúcim Ústavu teoretickej a experimentálnej elektrotechniky.

Na Slovensku predstavovala začiatky technického vzdelávania Banská akadémia v Banskej Štiavnici, založená roku 1762. Táto významná inštitúcia však napriek výborným výsledkom a vynikajúcemu obsadeniu profesorskými kádrami skončila svoju činnosť po zániku rakúsko-uhorskej monarchie v roku 1918. Nová vláda ČSR nemala v tom čase záujem rozvíjať technické vzdelanie na Slovensku, a preto slovenskí študenti a učitelia študovali a pracovali najmä na ČVUT. Až po protestoch slovenskej technickej inteligencie dňa 25. apríla 1937 nadobudol platnosť zákon, ktorým bola v Košiciach zriadená Štátna vysoká škola technická Dr. M. R. Štefánika. Zo známych dôvodov sa prednášky v piatich odboroch začali až v školskom roku 1939 – 40 v Bratislave. Podobne ako v Čechách, aj na Slovensku sa od školského roku 1951 – 52 Fakulta strojného a elektrotechnického inžinierstva rozdelila na Strojnícku fakultu a Elektrotechnickú fakultu.

Na ČVUT v Prahe sa v roku 1951 stáva Zdeněk Trnka riadnym profesorom v Ústave teoretickej a experimentálnej elektrotechniky a ako nepovinný predmet ponúka študentom servomechanizmy. V tomto predmete boli prvýkrát v ČSR vysvetlené teoretické základy klasickej teórie riadenia, operátorový počet, frekvenčné metódy, stabilita regulačného obvodu a pod. V tom istom roku je vytvorená špecializácia meracia a riadiaca technika a v roku 1952 sa ÚTEE premenoval na Katedru merania a automatizácie. Táto katedra je materskou katedrou automatizácie v ČSR, kde sa prvý raz začal systematický výskum a pedagogika v oblasti automatizácie. Vyučovali sa tu predmety, ako napr. nelineárne servomechanizmy – vyučujúci Kotek, návrhy regulačných obvodov – vyučujúci Strejc, počítacie mechanizmy a stroje – vyučujúci Svoboda, štatistika – vyučujúci Beneš, elektronické prístroje – vyučujúci Pacák. Profesor Trnka vychoval viacerých mimoriadne talentovaných žiakov, z ktorých uvedieme aspoň dvoch: prof. Kotek, ktorý sa roku 1958 stáva vedúcim katedry premenovanej roku 1963 na Katedru řídicí techniky, a prof. Kubík, ktorý rozvíjal technickú kybernetiku najmä v Plzni.

Úsilie českých kolegov o vybudovanie nového perspektívneho smeru – automatizácie nezostalo na Slovensku bez ohlasu. 1. 9. 1959 vzniká na Elektrotechnickej fakulte Slovenskej vysokej školy technickej Katedra automatizácie a regulácie (KAR). Vedením KAR bol poverený Ing. Václav Kalaš. V roku 1960 sa stáva vedúcim Katedry automatizácie a regulácie Ing. Dr. Miroslav Šalamon, absolvent ČVUT z roku 1936, ktorý sa po získaní praxe vo Vojenskom výskumnom ústave v Gbeloch u Prahy a vo Výskumnom ústave pre petrochémiu v Novákoch stal významným odborníkom v oblasti automatizácie. K týmto popredným zakladateľom a budovateľom Katedry automatizácie a regulácie čoskoro pribudol mladý inžinier Juraj Bízik.

Kým prof. Šalamon sa začal venovať teoretickým otázkam rozvoja automatického riadenia spojitých a diskrétnych systémov – známa je jeho h transformácia (vo svete známa ako z transformácia) a metódy syntézy diskrétnych regulátorov, prof. Kalaš veľmi úspešne rozvíjal metódy návrhu regulátorov pre servosystémy a prof. Bízik založil skupinu, ktorá sa začala venovať problematike riadenia elektrizačnej sústavy. Táto skupina sa postupne stala dominantnou v celej Československej republike najmä v oblasti riadenia dynamických režimov elektrizačnej sústavy vrátane havarijných, ako aj návrhu parametrov regulátorov budenia.

V tomto príspevku sa budeme orientovať najmä na skupinu prof. Bízika, ktorý v tomto roku oslavuje 90. narodeniny. Prof. Bízik pracuje na KAR od roku 1960. Kandidátsku dizertačnú prácu na tému K problematike regulácie napätia synchrónneho generátora olejotlakovým regulátorom OTR1 v spolupráci s prúdovou kompaudáciou obhájil v roku 1961. Habilitačnú prácu K problematike regulácie budenia väčších synchrónnych generátorov obhájil v roku 1963. Od roku 1965 úspešne koordinoval výskumnú skupinu Riadenie výrobných procesov. V rámci fakultných výskumných úloh sa riešili problémy spojené s tvorbou modelov elektrizačnej sústavy, prenosové funkcie synchrónneho generátora pre izolovanú záťaž a na spoluprácu so sieťou a návrh parametrov regulátorov budenia so stabilizačnými väzbami. Od roku 1976 bolo prirodzeným pokračovaním týchto úloh riešenie problémov havarijného, decentralizovaného a optimálneho riadenia dynamických režimov ES, optimálneho rozdeľovania činných a jalových výkonov a pod., a to v rámci čiastkových úloh štátneho plánu základného výskumu. Výsledky výskumnej činnosti prof. Bízika a celej skupiny vyústili v roku 1982 k predloženiu a obhájeniu doktorskej dizertačnej práce na tému Niektoré problémy matematického opisu a vlastností regulačných obvodov budenia synchrónnych generátorov. V rámci riešenia uvedených výskumných úloh sa obhájilo viac ako 35 kandidátskych dizertačných prác (PhD.), dve doktorské dizertačné práce, tri habilitačné a tri profesorské práce.

Získané teoretické výsledky z oblasti riadenia elektrizačnej sústavy sa uplatnili v praxi. Uvedieme niekoľko príkladov. Pre Hydroprojekt sa riešila úloha stability priamo prúdových SG (alternatíva pre Gabčíkovo), pre Východoslovenské železiarne Košice sa na pohon valcovacej trate (7 MW SS) navrhla a prakticky realizovala stabilizačná spätná väzba od záťažového uhla synchrónneho motora (aj od činného prúdu motora), pre Vodné elektrárne Trenčín sa riešila úloha havarijného riadenia elektrizačnej sústavy, návrh regulátorov budenia, rozdeľovanie výkonov v Gabčíkovskej vodnej elektrárni atď. Pre Škodu Plzeň sa riešil konkurenčný návrh regulátora budenia pre prvý československý 500 MW synchrónny generátor. Analyzoval sa vplyv rôznych stabilizačných spätných väzieb na stabilitu a kvalitu procesu. Vypracovala sa originálna metóda návrhu regulátorov budenia synchrónneho generátora metódou štrukturálnych koeficientov. Táto metóda umožnila navrhovať rozvetvené regulačné obvody z pohľadu zabezpečenia kvality regulácie pre nelineárny objekt v celom rozsahu zmien parametrov objektu. Metóda významne prispela k zavedeniu stabilizačných spätných väzieb prakticky vo všetkých elektrárňach v slovenskej energetike. V spolupráci s Microstepom skupina vyvinula číslicový regulátor budenia synchrónneho generátora, ktorý úspešne funguje v slovenských elektrárňach.

Nie je však naším cieľom vymenovať všetky „energetické“ výsledky tejto skupiny, ale iste je významné to, že v Československej republike vznikla skupina odborníkov (známa i v zahraničí), ktorá prepojila vlastnosti elektrizačnej sústavy a problémy jej riadenia s modernou teóriou automatického riadenia do tej miery, že bola schopná úspešne pre prax riešiť problémy riadenia dynamického režimu zložitej elektrizačnej sústavy.

Vráťme sa však znova do histórie. Zavedením predmetu servomechanizmy prof. Trnka spustil v Československej republike lavínu rozvoja a uplatnenia teórie automatického riadenia v praxi. Tí, čo stáli na začiatku tejto cesty – prof. Trnka, prof. Kotek, prof. Kubík, prof. Strejc, prof. Šalamon, prof. Bízik, prof. Kalaš a ďalší –významne prispeli k rozvoju a uplatneniu teórie automatického riadenia. Vyvrcholením už spomínaných a ďalších založených vedeckých škôl v Československu bolo svetové uznanie vedeckej komunity výberom prof. Kučeru za prezidenta IFAC-u a organizovanie Svetového kongresu IFAC v Prahe v roku 2005.

V roku 1983 sa na našej fakulte objavili prví absolventi nového študijného odboru automatizované systémy riadenia (KASR). Pri príprave tohto odboru vznikli nové pedagogické a výskumné úlohy. Dôraz sa začal klásť na problematiku riadenia zložitých spojitých, diskrétnych, hybridných atď. systémov s cieľom vytvoriť nové teoretické zázemie pre riadenie zložitých systémov. Vznikli nové predmety a nové smery výskumných projektov, ako napr. teória veľkých systémov, riadenie zložitých systémov, riadenie mnohorozmerných systémov, pokročilá teória riadenia, riadenie elektrizačnej sústavy, riadenie technologických procesov a pod. Jedným z prvých výskumných smerov bola analýza stability (connective stability) zložitých systémov s využitím Ljapunovovej a najmä vektorovej Ljapunovovej funkcie. Dosiahnuté výsledky sa premietli do významných publikácií, napr. na Svetovom kongrese IFAC v Kyote (1981), Prahe (1995), Barcelone (2002), Miláne (2011) či Kapskom meste (2014).

Na KASR sa v rámci výskumu riešili viaceré úlohy. Vypracovala sa metodika a realizovali sa algoritmy riadenia odberu elektrickej energie, riešili sa úlohy v plynárenskom priemysle ako modelovanie, riadenie a vizualizácia plynárenských procesov, návrh mikropočítačových systémov riadenia hydraulických procesov a pod. Vďaka dosiahnutým výsledkom s významným aplikačným zameraním bola KASR poverená organizáciou medzinárodných konferencií. V rokoch 1996 – 2004 organizovala štyri konferencie pod názvom Riadenie v energetike – Control of Power System. Ďalej KASR organizovala štyri medzinárodné konferencie v Bratislave v spolupráci s IFAC-om – v roku 1994, 1997, 2000 a 2003.

Ako sa rozvíjali nové smery riešenia problémov, tak sa aj na KASR menil a modifikoval obsah výučby a výskumu. Vznikli predmety ako riadenie diskrétnych procesov na báze Petriho sietí, projektovanie a riadenie priemyselných procesov, databázové systémy, internet, intranet, webové technológie, fuzzy množiny, neurónové siete, riadenie mnohorozmerných systémov atď. Po roku 2006 sa KASR opätovne spája s KAR a vzniká nový ústav. V oblasti teórie riadenia a riadenia procesov vzniká na základe požiadaviek z praxe nový smer výskumu – robustné riadenie neurčitých systémov; začal sa intenzívny výskum návrhu robustných regulátorov pre riadenie zložitých systémov. Mnohé teoretické i praktické aplikácie metód robustného riadenia a významné publikácie v tejto oblastí vyústili k významnému medzinárodnému uznaniu, keď IFAC poveril skupinu robustného riadenia organizovaním sympózia ROCOND 2015 v Bratislave. Pri tejto príležitosti bola publikovaná knižka Robust Controller Design (2015, 295 s.). Pre študentov a výskumníkov bola publikovaná knižka Robustné riadenie a jeho aplikácie.

Ako výskumné výsledky skupiny robustného riadenia možno uviesť napr. návrh robustných regulátorov metódou ekvivalentných podsystémov, návrh robustných PID (PSD) regulátorov s využitím H2 a prístupu Hinf, návrh robustných regulátorov pre deskriptorové systémy s využitím H2 a prístupu Hinf, návrh robustných regulátorov typu Gain schedulled či návrh robustných regulátorov metódou regionálneho rozmiestnenia pólov pre spojitý a diskrétny systém. Veľmi významné výsledky sa dosiahli pri návrhu hybridných regulátorov, kde sa mohla prvýkrát zabudovať aj podmienka rýchlosti prepínania automatu na udržanie stability procesu, robustné riadenie mnohorozmerných systémov atď. Dosiahnuté teoretické výsledky robustného riadenia vo frekvenčnej a časovej oblasti získali mimoriadne medzinárodné hodnotenie publikovaním v časopisoch s vysokým impact faktorom (Automatica, Control Letters, Process Control, IEEE Trans on IA atď.).

Popri svojej bohatej pedagogickej, výskumnej a organizačnej činnosti bol prof. Bízik človekom s vynikajúcimi osobnými i charakterovými vlastnosťami, za čo bol veľmi obľúbený medzi spolupracovníkmi, študentmi a známymi. Za bohatú výskumnú a pedagogickú činnosť boli prof. Bízikovi udelené vysoké štátne, univerzitné a vedecké vyznamenania.

Nášmu jubilantovi prof. Ing. Jurajovi Bízikovi, DrSc., želáme pri príležitostí životného jubilea v mene všetkých spolupracovníkov, študentov, priateľov a známych pevné zdravie, dobrú pohodu v rodine a spokojnosť do ďalších rokov života. Ďakujeme osudu, že sme mali možnosť s ním spolupracovať. Nech úspešná cesta rozvoja teórie automatického riadenia, o ktorú sa významne zaslúžil aj náš jubilant, pokračuje v prospech ďalšieho rozvoja automatizácie a jej uplatnenia v praxi.

Vojtech Veselý
Zdenka Králová
Ladislav Harsanyi
Ústav robotiky a kybernetiky
FEI STU
Ilkovičova 3
812 19 Bratislava
http://urk.fei.stuba.sk/sk