School of Engineering and Construction of SibFU

Лаборатория управляемых конструкций

В 1985 г. приказом Министерства образования Российской Федерации создана лаборатория «Управляемые конструкции», преобразованная в 1994 г. в межвузовскую (КГТУ-КрасГАСА) лабораторию, пока единственную в России, занимающуюся разработкой данной проблемы. В ней проводится лабораторный практикум, органично синтезирующий физический и теоретический (численный) эксперименты по управлению конструкциями.

Цель: Разработка системы активного творческого инженерного образования на базе междисциплинарного научно-образовательного инновационного комплекса «Управляемые конструкции и системы».
Задачи:

  1. Создание и обеспечение функционирования активно управляемых конструкций обуславливает необходимость внедрения адекватного новым инженерным системам активного синтезирующего подхода к процессу обучения и воспитания инженеров. Необходимость учить управлению НДС конструкций является насущным вопросом современного творческого образования конструктора. Классические учебные пособия по строительной механике и конструкциям, к сожалению, не содержат проблем управления конструкциями. Такая ограниченность неизбежно ведет к отставанию в этом перспективном направлении.
    Современной междисциплинарной базой для обучения управлению конструкциями является синтез таких наук, как строительная механика и конструкции, информатика, вычислительная математика, электроника, кибернетика, физический эксперимент, измерительная техника, теория и средства управления.

  2. Управление конструкциями представляет собой новую методологию активного обучения расчетно-конструкторским дисциплинам, основанную на сочетании традиционного обучения с идеями активного управления напряженно-деформированным состоянием конструкций, приближая конструкции к разновидности интеллектуальных систем. Обучение строится на взаимосвязи теоретических положений, численного эксперимента на базе компьютерной техники и физического эксперимента. Действующие учебники ограничены лишь применением компьютеров для расчетов и совершенно опускают необходимость физического эксперимента, а также активного управления, в том числе с применением компьютеров. Эксперимент необходим инженеру, как и компьютерное моделирование. При этом важными моментами является умение выбрать расчетную схему, активно поставить задачу управления НДС конструкцией, и оценить полученные результаты.
  3. Разработать основы теории управляемых конструкции, содержащие принципы их создания и функционирования, новые способы и устройства управления, функциональные схемы, защищенные 25 патентами, включая современные нейросетевые программы и устройства.
  4. Создать комплект научных монографий, учебных пособий, лабораторной базы и методических материалов:
    - учебные пособия нового типа «Регулирование, Синтез, Оптимизация» и «Управляемые конструкции» с предшествующим им циклом учебных пособий по данной тематике, лабораторной базой и методических материалов;

    - новый тип учебных заданий, состоящий из двух частей: анализа (часть 1) и синтеза (часть 2).. Такая постановка позволяет активно обучать не только типовым решениям, но и развивать индивидуальные творческие способности студентов;

    - оригинальный учебный класс действующих управляемых моделей конструкций, не имеющий аналогов, и новый уникальный лабораторный практикум для нетрадиционного курса «Управляемые конструкции», с визуализацией деформирования конструкций с помощью механических устройств (например, портативного конструктора ферм, созданного по Российской программе Росучприбора «Учебная техника»), новизна которых подтверждена 11 патентами авторов. Учебный класс предназначен для проведения комплекса лабораторных работ на созданных моделях различного типа конструкций, в том числе автоматически управляемых. Для автоматического управления используются управляющие модули: ПЭВМ, созданный контрольно-управляющий прибор, контроллер с нейросетевой программой и др.

    На этих моделях отрабатываются инженерные средства управления конструкциями. В лабораторных работах гармонично сочетаются физический эксперимент на моделях конструкций и численный - на ПЭВМ. Для выполнения численного эксперимента разработан комплекс компьютерных программ. Используя лабораторную базу, студенты вместе с преподавателями разрабатывают конструкции нового класса - управляемые конструкции-роботы.

Нетрадиционный междисциплинарный курс «Управляемые конструкции» базируется на вышеперечисленных научно-практических разработках и новых принципах создания управляемых конструкций. При поддержке красноярского краевого фонда науки, нетрадиционный учебный курс был введен авторами в учебный план подготовки инженеров-строителей в ИСИ. Данный курс позволил преодолеть психологический сложившийся стереотип пассивною отношения к строительным конструкциям как к неуправляемым в процессе эксплуатации системам. Раскрытие возможности влиять на НДС конструкции способствует выработке у студентов активного инженерного мышления.

Результаты обучения проявляются не только в учебных, но и в инженерных разработках действующих моделей управляемых конструкций для создания реальных управляемых конструкций, а также в реальных управляемых конструкциях, в изобретениях и научно-практическом творчестве.

Вопросы управления и оптимизации напряженно-деформированного состояния конструкций, изучаемые в рамках нетрадиционного курса "Управляемые конструкции", а затем спецкурсов, содержат богатый материал для исследовательской деятельности студентов и формирования творческой личности инженеров.

Контакты

Заведующий лабораторией: Поляков Илья Андреевич

адрес: пр. Свободный, 82, корпус № 24 (A) ауд. 402