História teórie regulácie: Aurel Stodola

V tomto roku uplynulo 120 rokov od vydania publikácie Aurela Stodolu O regulácii turbín (Schweizerische, Bauzeitung 1893). V tejto práci Stodola hovorí o regulácii vodnej turbíny ako dynamickej lineárnej sústavy tretieho rádu.

Regulátor je proporcionálny, bez zotrvačnosti. V práci analyzuje problém stability nadväzujúc na práce Maxwella a Vyšnegradského. Za jeho veľký prínos sa považuje aj úprava dynamického modelu a koeficientov pri deriváciách zavedením časových konštánt (T1 – časová konštanta rotujúcich častí, T2 – tlakového potrubia a T3 – vyrovnávacej komory) a koeficientu tlmenia a vlastnej frekvencie. Úprava modelu umožňuje jeho bezprostrednú fyzikálnu interpretáciu a lepšie pochopenie matematickej stránky problému technikmi a praktickej stránky matematikmi. Redukcia modelu na systém 3. rádu viedla k zjednodušeniam (zanedbanie zotrvačnosti a tlmenia regulátora). Ak uvažujeme tieto faktory, výsledný model je vyššieho rádu.

Tieto problémy týkajúce sa najmä stability konzultoval Stodola s jeho kolegom Adolfom Hurwitzom, matematikom. Ten formuloval a v roku 1894 vypracoval riešenie stability systému siedmeho rádu, ktoré je známe ako Hurwitzovo kritérium stability (pred nimi inou cestou vyriešil problém Routh). Stodola v liste Hurwitzovi poďakoval, že vyriešil problém, ktorý ho tak trápil. V roku 1899 Stodola publikoval článok, v ktorom uvažuje aj zotrvačnosť regulátora. V dnešnom ponímaní išlo o pridanie derivačnej zložky, teda o realizáciu PD regulátora (Stodola, Aurel: Das Siemenssche Regulierprinzip, Zeitschrift des Vereins deutscher Inginieure, 1899, Vol. 43). Stodolov prínos vysoko hodnotí aj Andronov, najmä jeho nadväznosť na práce Vyšnegradského.

V ďalšom období sa Stodola venoval hlavne samotným otázkam konštrukcie turbín; tieto výsledky jeho práce sú známe z jeho monografie z roku 1903. Svoj obdiv k Stodolovi vyjadril aj Albert Einstein.

Aurel Stodola veľmi jasne rozpoznal problémy teórie regulácie. Jeho fyzikálny pohľad na problémy PID regulácie vo vzťahu k dynamickým systémom na jednej strane, ale najmä elegantná matematická formulácia a teoretické aj praktické riešenie na strane druhej ho zaraďujú k najvýznamnejším klasikom histórie teórie automatickej regulácie. Stodolov príspevok k rozvoju tejto teórie, k formulácii stability regulácie je podstatný. Mnohí ho označujú za prvého inžiniera – teoretika regulácie. Nemali by sme na to zabúdať a mali by sme nájsť cestu, ako tohto veľkého Slováka priblížiť našim študentom.