Z głębokim i prawdziwym wzruszeniem pragnę przedstawić sylwetkę prof. dr. hab. inż. Lesława Gołębiowskiego, członka Komitetu Elektrotechniki Polskiej Akademii Nauk, profesora zwyczajnego Politechniki Rzeszowskiej.  Wieloletniego Przewodniczącego Oddziału Rzeszowskiego PTETIS.

 

Profesor dr hab. inż. Lesław Gołębiowski ukończył najpierw Wydział Elektryczny Politechniki Rzeszowskiej (wtedy Wyższą Szkołę Inżynierską) jako inżynier (1968, specjalność elektrotechnika przemysłowa), a następnie Wydział Elektrotechniki Górniczej i Hutniczej AGH Kraków jako magister inżynier  (1970, specjalność elektrotechnika górnicza). Zaraz potem został asystentem w Katedrze Maszyn i Napędów Elektrycznych PRz, ale po roku przeszedł do Ośrodka Obliczeniowego PRz, którym kierował przez następne 4 lata.

Utrzymywał nadal ścisłe kontakty z AGH, które już w 1974 r. doprowadziły do doktoratu za pracę Stany dynamiczne maszyny asynchronicznej z uwzględnieniem nasycenia obwodu magnetycznego (promotor prof. A. Puchała)

Rok potem został adiunktem w Zakładzie Podstaw Elektrotechniki i Informatyki PRz, gdzie pracuje do dziś. W 1976 r. ukończył Wydział Matematyki Uniwersytetu Rzeszowskiego (wtedy WSP) z dyplomem magistra matematyki. Stopień doktora habilitowanego w zakresie elektrotechniki uzyskał w 1997 r. na podstawie rozprawy Residualne modele maszyn elektrycznych (Postępowanie habilitacyjne odbyło się przed Radą Wydziału Elektrotechniki, Automatyki i Elektroniki AGH. Recenzentami w przewodzie habilitacyjnym byli profesorowie: Krystyn Pawluk, Jan Rusek i Kazimierz Zakrzewski). Wkrótce potem został profesorem nadzwyczajnym PRz.

Od 2005 r. pełni funkcję przewodniczącego Rzeszowskiego Oddziału Polskiego Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej. Jest członkiem Zarządu Głównego tego Towarzystwa. Uczestniczył w komitetach naukowych i organizacyjnych konferencji organizowanych przez środowisko Wydziału Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Rzeszowskiej.

Przed habilitacją prowadził też badania nad zastosowaniem metody elementów skończonych do wyznaczania parametrów stratnej linii długiej. Zajmował się analizą rozprzestrzeniania się filmu olejowego i temperatury oleju w ślizgowym łożysku poprzecznym z panewką pływającą.

Po habilitacji Profesor L. Gołębiowski kontynuował badania nad polową i polowo-obwodową analizą maszyn elektrycznych i układów napędowych. Zajmował się zagadnieniami związanymi z różnymi aplikacjami modelu polowo-obwodowego. Model zastosował z powodzeniem do wyznaczania prądów skrośnych występujących między prętami wirnika maszyny asynchronicznej. Pokazał, że prądy te można rozpatrywać na gruncie zjawisk w linii długiej.

Opracowane oprogramowanie Profesor L. Gołębiowski wykorzystał do obliczeń projektowych i optymalizacyjnych oryginalnej konstrukcji przełączalnego silnika klatkowego. Silnik został wykonany i zbadany. Jego konstrukcję Prof. L. Gołębiowski opatentował pod nazwą „Przełączalny silnik elektryczny” (numer patentu PL 192086 B1, 2006 r).

Profesor L. Gołębiowski wspólnie z doktorantem zajmował się dostosowaniem ujęć polowo- obwodowych do potrzeb diagnostyki maszyn elektrycznych, głównie maszyn indukcyjnych. Analizował zjawiska w maszynie o uszkodzonej klatce i ekscentrycznym wirniku.  Podejmował się modelowania przepięć w transformatorze powstających w wyniku zaburzeń piorunowych.

Poczynając od przełomu wieków Prof. dr hab. L. Gołębiowski, w ślad za tendencjami światowymi, zaczyna coraz częściej stosować modele trójwymiarowe. Tego typu modele wykorzystuje do obliczeń stanów dynamicznych maszyny indukcyjnej ze skoszonymi żłobkami i do polowej analizy zagadnień sprzężonych, w których rozpatrywane jest pole elektromagnetyczne i pole przemieszczeń wywołane siłami elektromagnetycznymi. Prace były prowadzone z myślą o analizie drgań stojana maszyny elektrycznej. Bardzo podoba mi się stosowana przez Prof. dr hab. L. Gołębiowskiego metoda, w której rozkład wektorowego potencjału magnetycznego jest opisany funkcjami interpolacyjnymi elementu krawędziowego, a rozkład potencjału skalarnego funkcjami interpolacyjnymi elementu węzłowego. W 2012 roku otrzymał tytuł profesora zwyczajnego.

 

Profesor dr hab. inż. Lesław Gołębiowski specjalizuje się w obliczeniach stanów dynamicznych maszyn elektrycznych, urządzeń elektromagnetycznych i energoelektronicznych stosując metody polowo-obwodowe do reprezentacji zjawisk fizycznych oraz metodę elementów skończonych.

Opublikował ponad 150 prac, w tym 145 artykułów oraz 5 monografii. Jest współautorem 2 patentów. Jego wiedza na temat dynamiki maszyn, znajomość metod numerycznych oraz doświadczenie informatyczne spowodowały, że stał się cenionym współpracownikiem zespołów badawczych spoza swego rodzimego Zakładu. Należy tu wymienić Katedrę Maszyn Elektrycznych AGH, ACK–Cyfronet Kraków, Katedrę Napędów Elektrycznych i Mechatroniki Uniwersytetu Technicznego w Dortmundzie oraz Katedrę Energoelektroniki PRz. Wynikiem współpracy było szereg wspólnych publikacji. Dwukrotnie odbył staż w Katedrze ME AGH, wielokrotnie przebywał w Katedrze NEiM UT Dortmund.

Równolegle z pracą w PRz, Profesor dr hab. inż. Lesław Gołębiowski przez 15 lat był głównym informatykiem w Miejskim Przedsiębiorstwie Gospodarki Komunalnej w Rzeszowie (do 2002 r.), gdzie opracował system informatyczny zarządzający działalnością gospodarczą. Realizował 3 granty KBN, jednym kierując, a w dwóch będąc głównym wykonawcą.

Profesor dr hab. inż. Lesław Gołębiowski modelował stany dynamiczne maszyny asynchronicznej uwzględniając nasycenie obwodu magnetycznego i samowzbudzenie.  Potem, we współpracy z Katedrą ME AGH, opracowywał modele przetworników elektromagnetycznych, maszyn i układów elektromaszynowych stosując oryginalną wtedy metodę Lagrange’a. Wynikiem była książka Zbiór zadań z dynamiki maszyn i układów elektromechanicznych (PWN, 1979; współautorzy A. Puchała, M. Noga) zawierająca przykłady formułowania modeli i opisy algorytmów numerycznych.

Kontynuując współpracę z AGH zajął się następnie analizą niesymetrii obwodu magnetycznego lub uzwojeń maszyny synchronicznej spowodowaną uszkodzeniami. Opracowany model obwodowy pozwalał modelować takie uszkodzenia, oceniać deformację jarzma, a także wyznaczać napięcia w sondach diagnostycznych (m.in. XXVI Symp. Masz. Elektr., 1990). Na tej podstawie powstał patent Czujnik do wykrywania przerw obwodów wirnika maszyny prądu przemiennego (1990).

Rezultaty te zachęcały do uogólnień zmierzających w kierunku metody konstruowania modeli dynamiki maszyn elektrycznych wykorzystujących możliwe na danym etapie algorytmy numeryczne. Pierwszym był tzw. model konstrukcyjny zerowego rzędu, w którym Prof. dr hab. L. Gołębiowski zakładał kształt pola magnetycznego maszyny, a skos prętów wirnika modelował wielowarstwowo (XVIII Semin. Podst. Elektr. i Teorii Obw., 1995). W drugim kroku odstąpił jednak od zakładania kształtu pola, ale włączył równania pola do modelu stosując dwuwymiarową metodę elementów skończonych FEM 2D (XXXII Symp. Masz. Elektr., 1996). Taki polowo-obwodowy model zastosował najpierw w symulacjach sterowania silnika skokowego.

W miarę wierne odwzorowanie wyższych harmonicznych rozkładu pola wymagało jednak znacznego nakładu obliczeń. Aby go zredukować, Prof. dr hab L. Gołębiowski wykorzystał opracowany jeszcze wcześniej (Arch. Elektrot., 1989) algorytm implementacji na wyższe harmoniczne przekształcenia Parka współrzędnych maszyny. W połączeniu z twierdzeniem Floqueta dawało to model z macierzą o stałych współczynnikach. Wykazał ponadto, że przekształcenie Hartleya nie wprowadzające liczb zespolonych może być korzystniejsze niż przekształcenie Fouriera w obliczeniach dynamiki maszyn (Arch. Elektrot., 1994). Jego inne prace bazujące na metodzie FEM 2D dotyczyły linii długiej, wysokoobrotowego łożyska z panewką pływającą oraz filtru cyfrowego dla reprezentacji prętów głębokożłobkowych.

 

Od roku 1993 badania profesora dr hab. L. Gołębiowskiego zaczynają zmierzać w nowym kierunku. Od obwodowych modeli przetworników elektromagnetycznych przechodzi
do modeli polowych i polowo-obwodowych, w których równania pola są rozwiązywane metodami polegającymi na dyskretyzacji przestrzeni, najczęściej metodą elementów skończonych. Uwzględnia, że w układach z przetwornikami elektromagnetycznymi wymuszone jest zwykle napięcie, a więc przy opisie zagadnień brzegowych dla pola magnetycznego nie można posługiwać się tylko równaniem przepływu i równaniem
o bezźródłowości. Rozpatruje zagadnienia opisane równaniami pola magnetycznego
i równaniami napięciowymi układu uzwojeń. Wprawdzie na świecie i w Polsce badania nad modelami polowymi i polowo-obwodowymi rozpoczęto blisko 10 lat wcześniej, ale dzięki skuteczności działań, Profesor szybko dołączył do tych, których zalicza się do prekursorów stosowania polowych i polowo-obwodowych metod analizy maszyn elektrycznych.

Pisząc o metodach polowo-obwodowych mam na myśli zarówno metody, w których równania pola rozwiązuje się niezależnie od równań obwodów i na podstawie wyników obliczeń wyznacza się parametry schematów zastępczych, jak i metody, w których równania pola i równania napięciowych uzwojeń oraz obwodów zewnętrznych rozwiązuje się równocześnie, a na podstawie rozkładu pola wyznacza się strumienie skojarzone. Prof. dr hab. L. Gołębiowski rozpatruje obie grupy metod. W badaniach nad ich implementacją często idzie własną ścieżką. Proponuje własne algorytmy obliczeniowe.

W rozwiązywaniu problemów w ACK-Cyfronet Kraków stosował pakiety ANSYS, EMAG, Maple, Mathematica i Matlab. Programy, które opracowywał służyły badaniu praktycznych zagadnień dotyczących dynamiki maszyn elektrycznych, diagnostyki uszkodzeń, zastosowań medycznych, obliczeń symbolicznych itd. (Acad. Journ. of PUT, 2007).

Model FEM 2D oraz pozostałe prace stały się bazą dla rozprawy habilitacyjnej (1997) dotyczącej residualnych modeli maszyn elektrycznych, tzn. polowo-obwodowych modeli FEM 2.5D z iteracyjnym zmniejszeniem błędów wyznaczania pola magnetycznego (czyli residuów; 2.5 D ze względu na wielowarstwową reprezentację skosu wirnika maszyny). Metodę tworzenia modeli residualnych wraz z jej programową implementacją uważam za kluczowe osiągnięcie Prof. dr h. L. Gołębiowskiego.

Jednym z rezultatów zastosowania modeli residualnych było opracowanie wraz z AGH oryginalnego silnika indukcyjnego (IEEE Ind. Appl. Conf., 2000), opatentowanego jako Przełączalny silnik elektryczny (2006). Metoda FEM 2.5 D posłużyła także jego doktorantowi do diagnostyki silnika indukcyjnego ze względu na uszkodzenie klatki wirnika i ekscentryczność (IEEE SDEMPED, 1999).

Wzrost mocy komputerów spowodował, że model FEM 2.5 D można było zastąpić bardziej naturalnym modelem FEM 3D (rezygnując z warstw), co poprawiło dokładność obliczeń sił, momentów itd. (High Perform. Comp. in HP Systems, 2000). Tak obliczone siły zastosowano w mechanicznym modelu silnika stwierdzając m.in. możliwość powstawania drgań. Zamiast przekształcenia Fouriera zaczął stosować analizę falkową pozwalającą reprezentować harmoniczne zależnie od czasu (Przegląd Elektrot., 2005). Rezygnacja z warstw w modelu FEM 3D implementowanym w Matlabie umożliwiła obliczanie strumienia osiowego, który można było porównać z pomiarami (IEEE Int. Symp. Diagn. Electr. Mach., 2007).

Jeszcze w 1998 r. Profesor dr hab. inż. Lesław Gołębiowski wraz z doktorantem rozpoczął badania nad zmniejszeniem wyższych harmonicznych w wielopulsowych układach prostowniczych. Przy wsparciu z dwóch grantów KBN zbudowano prototypy takich układów, 12- i 18-pulsowego (5 i 50 kW). Rezultatami badań były nie tylko metody obliczeniowe, ale także prototypy układów prostowniczych; 12-pulsowego o mocy 5 kW oraz 18-pulsowego o mocy 50 kW.

Energoelektroniczne układy prostownicze zasilane są zwykle z autotransformatora, który wkrótce również zainteresował Profesora dr hab. inż. Lesława Gołębiowskiego (we współpracy z Katedrą Energoelektroniki PRz). Residualny model FEM 3D został rozszerzony na obliczenia trójkolumnowego autotransformatora wielouzwojeniowego, co wymagało iteracji na liczbach zespolonych. Uwzględnienie prądów wirowych, badanie wartości własnych i wektorów własnych macierzy indukcyjności transformatora oraz charakterystyki obciążenia przy zasilaniu wielopulsowego układu prostowniczego pozwoliły wnosić o najkorzystniejszym sposobie uzwajania autotransformatora (BOBRE-KOMEL, 2010). Zbiorczym rezultatem powyższych prac jest wydana monografia Układy elektromagnetyczne w energoelektronice (OW PRz, 2012; współautor J. Lewicki, w której przeanalizowano szereg wielopulsowych układów prostowniczych zasilanych z autotransformatora, które mogą zawierać dławiki, przerywacze tranzystorowe redukujące harmoniczne, filtry, sterowniki typu Power Factor Correction itp. (Przegląd Elektrot., 2011). Wyższe harmoniczne badano stosując obliczenia symboliczne w Matlabie.

Ostatnio, w ramach współpracy z UT Dortmund, Profesor dr hab. inż. Lesław Gołębiowski zajął się badaniem stanów nieustalonych w turbogeneratorach dużej mocy, które pojawiają się na skutek zaburzeń w sieci energetycznej (VGB Powertechnik, 2011). Drugim tematem wspólnych badań jest wykrywanie pękniętych prętów, pierścieni i uszkodzeń stojana w maszynach asynchronicznych (XX Int. Conf. Electr. Mach., 2012). Jednak głównym rezultatem wieloletnich kontaktów z UT Dortmund jest wspomniana wcześniej książka Metody numeryczne w technice (OW PRz, 2012) dotycząca numerycznych metod analizy obwodów elektrycznych, w tym obwodów nieliniowych, a także rozwiązywania zagadnień brzegowych pól elektromagnetycznych, problemów optymalizacji, transformacji falkowej i innych.

Zainteresowania naukowe Prof. dra hab. Lesława Gołębiowskiego koncentrują się na metodach analizy i syntezy obwodów elektrycznych oraz układów z polem elektromagnetycznym i układów napędowych, w tym przede wszystkich na metodach dostosowanych do cyfrowej techniki obliczeniowej. Badania Profesora dr hab. inż. Lesław Gołębiowski zmierzają do opracowania skutecznych algorytmów obliczeń przetworników elektromagnetycznych w powiązaniu z obwodami zewnętrznymi i układami energoelektronicznymi.

 

Do bardzo ciekawych badań Prof. dra hab. Lesława Gołębiowskiego, związanych z wykorzystaniem trójwymiarowego modelu polowego zaliczam prace nad dostosowaniem tego modelu do obliczeń autotransformatora trójkolumnowego, wielouzwojeniowego, zasilającego układy multipulsowe energoelektroniki.

Przy tworzeniu modelu profesor dr hab. L. Gołębiowski wykazał się duża pomysłowością. Rozszerzył stosowane wcześniej procedury rozwiązywania pola na zagadnienia opisane potencjałem zespolonym. Poszedł w kierunku tych badań, które układy nieliniowe ze stratami sprowadzają do układów o przebiegach monoharmonicznych, opisanych indukcyjnościami zespolonymi. Badania zaowocowały wskazówkami co do optymalnej struktury uzwojeń autotransformatora współpracującego z wielopulsowym układem prostowniczym.

Z uwagi na trudności w dokładnej identyfikacji parametrów schematów zastępczych rozpatrywanych przetworników, profesor dr hab. L. Gołębiowski zajmował się również estymacją Kalmana. Układy, których parametry wyznaczał metodami polowymi traktował jako układy opisane typowymi równaniami stanu.

 

Z myślą o analizie układów energoelektronicznych profesor dr hab. L. Gołębiowski opracował nowatorskie algorytmy obliczeniowe z procedurami automatycznego formowania równań na podstawie zadanej macierzy strukturalnej, opisującej połączenia elementów układu.

 

W monografii profesor dr hab. L. Gołębiowski omawia również algorytmy filtracji prądu wyprostowanego oraz sterowania filtrami hybrydowymi w układzie z falownikiem. Przedstawia metody optymalnego sterowania układami z falownikiem. Wykazuje, że przy obliczaniu prądów uzwojeń autotransformatorów w układach prostowniczych można pominąć indukcyjności rozproszenia, bo decydują one głównie o współczynniku THD prądów pobieranych z sieci.

 

Moim zdaniem najcenniejszymi osiągnięciami naukowymi profesora dr hab.
L. Gołębiowskiego są wyniki badań nad formułowaniem i stosowaniem polowo-obwodowych modeli maszyn elektrycznych. Do istotnych osiągnięć zaliczam też rezultaty prac związanych z poszukiwaniem skutecznych algorytmów analizy i syntezy wybranych układów elektroenergetycznych i systemów złożonych z tych układów oraz przetworników elektromagnetycznych.

Należy odnotować, że badania Prof. dra hab. L. Gołębiowskiego zawsze mieściły się
w nurcie prac nowatorskich.  Najpierw stosował nowe, wywodzące się z zasad przetwarzania energii metody obwodowe, następnie metody polowe i polowo-obwodowe. Ostatnio w dobie rozwoju i coraz powszechniejszego stosowania układów energoelektronicznych zajmuje się analizą i syntezą tych układów.

Prof. Lesław Gołębiowski od ponad 45 lat jest nauczycielem akademickim na Wydziale Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Rzeszowskiej. Prowadzi zajęcia na kierunkach Elektrotechnika, Elektronika i Telekomunikacja, Automatyka i Robotyka, Energetyka  oraz  Informatyka. Uczestniczył w opracowywaniu programów studiów i programów nowych przedmiotów oraz w przygotowaniu nowych zajęć laboratoryjnych i nowych ćwiczeń rachunkowych. Opracował wykłady dotyczące maszyn elektrycznych, podstaw elektrotechniki, teorii obwodów elektrycznych. metod numerycznych i cyfrowej techniki obliczeniowej, na przykład wykłady z przedmiotów: Maszyny elektryczne, Dynamika Maszyn Elektrycznych, Elektrotechnika Teoretyczna, Obwody elektryczne, Wybrane Zagadnienia Elektrotechniki Teoretycznej,  Metoda Elementów Skończonych dla kierunków Elektrotechnika oraz Energetyka, Programowanie Maszyn Cyfrowych, Budowa Maszyn Cyfrowych, Metody Numeryczne, Metody optymalizacyjne, Metody numeryczne w technice, Techniki obliczeniowe i symulacyjne, Utrzymanie i Rozwój Systemów Informatycznych dla kierunków Informatyka oraz Elektronika i Telekomunikacja, Metody optymalizacyjne dla kierunku Automatyka i Robotyka.  Opiniowany prowadził też wykłady i zajęcia seminaryjne na Uniwersytecie w Dortmundzie.

Profesor dr hab. L. Gołębiowski jest promotorem dwóch zakończonych rozpraw doktorskich:
(a) Damian Mazur, „Modelowanie uszkodzeń klatki i ekscentryczności wirnika w silniku indukcyjnym”, Instytut Elektrotechniki w Warszawie – Międzylesiu, 2001 r, (b) Witold Posiewała, „Układy prostowników wielopulsowych o małej zawartości wyższych harmonicznych zasilane z autotransformatorów”, Instytut Elektrotechniki w Warszawie – Międzylesiu, 2000 r. Obie rozprawy uzyskały wyróżnienie. W chwili obecnej jest promotorem 3 prac doktorskich.

Na podkreślenie zasługuje aktywność Profesora w działalności na rzecz popularyzacji wiedzy i organizacji nauki oraz rozwoju własnej Uczelni. Prof. dr hab.
L. Gołębiowski od 12 lat jest przewodniczącym Rzeszowskiego Oddziału Polskiego Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej. Z Jego inicjatywy Oddział Rzeszowski organizuje seminaria i zebrania naukowe z wykładami pracowników naukowych. Opiniowany brał udział w pracach związanych z organizacją międzynarodowych konferencji
i seminariów naukowych, np. seminarium Współczesne Problemy Maszyn Elektrycznych
i Energoelektroniki, Rzeszów 1999 i konferencji Wybrane Zagadnienia Elektrotechniki
i Elektroniki, Rzeszów 2004, 2013, 2016, 9’th  International Modelling School of AMSET-UAPL, Alushta 2004.

Profesor dr hab. inż. L. Gołębiowski jest zastępcą kierownika Zakładu Podstaw Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Rzeszowskiej, koordynatorem współpracy macierzystego Wydziału z Katedrą Napędu Elektrycznego i Mechatroniki Uniwersytetu w Dortmundzie.

Przewodniczy Oddziałowi Rzeszowskiemu Polskiego Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej od 12 lat. Otrzymał Złotą odznakę Polskiego Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej – PTETIS. Został wyróżniony Medalem „Zasłużony dla Politechniki Rzeszowskiej”, Medalem Komisji Edukacji Narodowej i Złotym Krzyżem Zasługi. Wielokrotnie był nagradzany przez Rektora Politechniki Rzeszowskiej.

 

Prof. dr hab. L. Gołębiowski ma:

• wartościowy dorobek naukowy w badaniach nad obwodowymi, polowymi
  i polowo-obwodowymi modelami maszyn elektrycznych oraz nad analizą
  i syntezą układów energoelektronicznych;
• bogaty dorobek publikacyjny, na który składają się między innymi rozdziały
  w książkach „Układy Elektromagnetyczne w Energoelektronice” i „Metody Numeryczne w Technice” oraz kilkanaście artykułów opublikowanych
  w czasopismach z tzw. listy filadelfijskiej, dorobek został znacznie powiększony po uzyskaniu stopnia doktora habilitowanego oraz profesora zwyczajnego;
• osiągnięcia w kształceniu kadry, w tym promotorstwo w dwóch zakończonych przewodach doktorskich;
• poważne osiągnięcia i doświadczenie w działalności dydaktycznej oraz autorytet naukowy.

 

 

Wniosek Kapituły PTETIS stanowi wyraz uznania dla Jego dorobku naukowego, istotnych zasług oraz bardzo aktywnej działalności na rzecz rozwoju polskiego i międzynarodowego środowiska naukowego w zakresie elektrotechniki, a szczególnie w obszarze maszyn elektrycznych i transformatorów.