ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ |
Sam Davis
Power Electronics
Найквист, американский инженер-электронщик шведского происхождения, внес важный вклад в теорию обратной связи и коммуникаций.
Работая инженером в Bell Laboratories, Гарри Найквист (Harry Nyquist) сделал много важного в области исследований тепловых шумов (шум Джонсона-Найквиста), устойчивости усилителей с обратной связью, телеграфии, факсимильной связи и других важных проблем телекоммуникаций. Вместе с Гербертом И. Ивсом (Herbert E. Ives) он помог фирме AT&T создать первые факсимильные аппараты, публично представленные в 1924 году. В 1932 году он опубликовал классический труд по устойчивости усилителей с обратной связью. Критерий устойчивости Найквиста теперь можно найти во всех учебниках по теории регулирования систем с обратной связью.
В теории управления и устойчивости критерий Найквиста, открытый им на фирме Bell Telephone Laboratories в 1932 году, представляет собой графический метод определения устойчивости системы. В связи с тем, что он применяется только для АФЧХ систем с разомкнутой обратной связью, его можно использовать без явного вычисления полюсов и нулей, как для систем с замкнутой, так и с разомкнутой обратной связью (хотя количество их в правой полуплоскости должно быть известно). В результате он может быть применен к системам, описываемым иррациональными функциями, таким, например, как системы с запаздыванием. В противоположность диаграммам Боде, его можно использовать для исследования передаточных функций с особенностями в правой полуплоскости. Кроме того, существует его естественное обобщение для более сложных систем со многими входами и многими выходами, таких, как системы управления самолетами.
Критерий Найквиста широко используется в электронике и при разработке систем управления, а также в других областях для расчета и анализа систем с обратной связью. Хотя он и является одним из наиболее общих тестов на устойчивость, его применение все же ограничено линейными системами, инвариантными ко времени. Для нелинейных систем следует использовать более сложные критерии устойчивости, такие, как критерий Ляпунова или круговой критерий. Являясь графическим, этот метод требует лишь немного интуиции, чтобы определить, является ли система устойчивой, или как изменить неустойчивую систему, чтобы она стала устойчивой. Более полезными инструментами разработки иногда могут быть менее общие методы, такие, как диаграммы Боде.
Ранняя теоретическая работа Найквиста по определению требований к полосе пропускания для передачи информации заложила основы последующих достижений Клода Шеннона (Claude Shannon), которые привели к созданию теории информации. В частности, Найквист определил, что число независимых импульсов, которые могут быть переданы через телеграфный канал в единицу времени, ограничено удвоенной полосой пропускания канала, и опубликовал свои результаты в статьях «Некоторые факторы, влияющие на скорость телеграфа» (Certain factors affecting telegraph speed, 1924) и «Некоторые разделы теории передачи по телеграфу» (Certain topics in Telegraph Transmission Theory, 1928). Это правило теперь известно как теорема отсчетов Найквиста-Шеннона.
Шведские корни
Найквист эмигрировал в Соединенные Штаты в 1907 году. В 1912 году он поступил в университет Южной Дакоты и получил степени бакалавра и магистра в 1914 и 1915 годах, соответственно. В 1917 году Найквист получил степень доктора физических наук в Йельском университете.
С 1917 по 1934 год он работал в отделе исследований и разработок фирмы AT&T, продолжая работать там и тогда, когда она стала называться Bell Telephone Laboratories, до своей отставки в 1954 году.
В 1960 году Найквист был награжден почетной медалью «за фундаментальный вклад в количественное понимание теплового шума, передачи данных и отрицательной обратной связи». В октябре 1960 года Институт Франклина вручил ему медаль Стюарта Баллантайна «за теоретический анализ и практические изобретения в области систем связи за последние 40 лет, включая оригинальные работы по теории телеграфной связи, температурного шума в электрических проводниках и вклад в историю систем с обратной связью». В 1969 году ему присудили Премию основателей NAE (Национальной Инженерной Академии США) «в знак признания фундаментального вклада во многие сферы инженерной деятельности». В 1975 году Найквист вместе с Хендриком Боде (Hendrik Bode) получил медаль Руфуса Ольденбургера от Американского общества инженеров-механиков.
После ухода на пенсию Найквист жил в городе Фарр, штат Техас, и умер в Харлингене, Техас, 4 апреля 1976 года.
