Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 108

Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 108

 Zawody poszukiwanych pracowników wiele mówią o strukturze gospodarki i zmianach w niej zachodzących. Pełna lista zawodów deficytowych według "Barometru zawodów 2024" wygląda następująco:
•    cieśle i stolarze budowlani,
•    dekarze i blacharze budowlani,
•    elektrycy, elektromechanicy i elektromonterzy,
•    fizjoterapeuci i masażyści,
•    kierowcy autobusów,
•    kierowcy samochodów ciężarowych i ciągników siodłowych,
•    kucharze,
•    lekarze,
•    magazynierzy,
•    mechanicy pojazdów samochodowych,
•    monterzy instalacji budowlanych,
•    murarze i tynkarze,
•    nauczyciele praktycznej nauki zawodu,
•    nauczyciele przedmiotów ogólnokształcących,
•    nauczyciele przedmiotów zawodowych,
•    nauczyciele przedszkoli,
•    nauczyciele szkół specjalnych i oddziałów integracyjnych,
•    operatorzy i mechanicy sprzętu do robót ziemnych,
•    operatorzy obrabiarek skrawających,
•    opiekunowie osoby starszej lub niepełnosprawnej,
•    pielęgniarki i położne,
•    pracownicy ds. rachunkowości i księgowości,
•    pracownicy robót wykończeniowych w budownictwie,
•    pracownicy służb mundurowych,
•    psycholodzy i psychoterapeuci,
•    robotnicy budowlani,
•    samodzielni księgowi,
•    spawacze,
•    ślusarze.
 Czyli budownictwo potrzebuje dużo pracowników. Nic dziwnego skoro udzielano tanich kredytów hipotecznych.  Wszędzie w świecie gdzie udzielano masowo tanich kredytów hipotecznych rosły ceny nieruchomości... a potem były kłopoty.
 Ceny nieruchomości w Polsce, po wieloletniej stabilizacji od 2016 roku  rosły w tempie około 10% rocznie i do 2022 roku urosły o circa 80% gdy nastąpiła stabilizacja podobnie jak we wszystkich innych krajach europejskich gdy z rosnącym kosztem pieniądza nastąpiła stabilizacja. Gdy w innych krajach ceny zaczęły spadać  w Polsce znów eksplodowały o circa 15% skutkiem kredytu na 2%.

Gdy zapowiedziany kredyt hipoteczny na 0% będzie szeroko dostępny, to nieruchomości znów zdrożeją o kolejne 20%.  Bez tego kredytu realne ceny nieruchomości spadną o około 30 % czyli nominalnie  ustabilizują się a inflacja zeżre 30% ich wartości. Ale gdy będziemy dalej ceny pompować kredytem to w końcu przyjedzie Apokalipsa !

 Zielona Rewolucja wymaga ofiar czyli zmniejszenia produkcji i zużycia energii ogółem a nawet energii elektrycznej mimo planów elektryfikacji transportu i ogrzewania.
Według danych ENTSO-R ( European Network of Transmission System Operators ) w 2023 roku zapotrzebowanie na energię elektryczną w Polsce spadło aż o 12%, w Niemczech również o 12% i w całej Unii o 9%. Spadek generacji energii  w Polsce wyniósł 14%, w Niemczech  18%, a w całej Europie  12%.
Polskie PSE  ( dane za rok do listopada 2023 ) mówią o obniżeniu zużycia energii elektrycznej o blisko 4% a produkcji o ponad 7%.
Nie wiadomo którym danym można zaufać ? Czyniona jest dezinformacja. W każdym razie jest kryzys.
Obsadzony przez partyjnych aparatczyków GUS podał ciemnemu ludowi do wierzenia że PKB wzrósł za 2013 rok o 0.2 %. Bardzo to jest ciekawe. Może być  w tym tyle prawdy co w mowach premiera Pinokio – Morawieckiego.
W PRL podawane przez rząd (czyli przez partie ) informacje traktowano z przymrużeniem oka. Żartowano że „przejściowe trudności gospodarcze” przechodzą z ojca na syna.

 Przemysł Zeroemisyjny ( jeśli taki powstanie ) będzie się opierał na technologiach obecnie jeszcze niestosowanych lub nawet  nieznanych. Koszty nowych inwestycji mogą więc być tylko przedmiotem spekulacji i są przedmiotami spekulacji. 
Francuski think tank Institut Rousseau wyliczył, że dla zdekarbonizowania całej unijnej gospodarki do 2050 roku konieczne będą inwestycje w wysokości 40 bilionów euro czyli 40 000 mld euro. Z tej kwoty 2,4 biliona euro przypadnie na Polskę. Oznacza to roczne wydatki na różne działania na rzecz dekarbonizacji na poziomie około 90 mld euro, z czego 34 mld euro ma pochodzić z sektora publicznego.
2,4 biliona euro to monstrualna suma  równa mniej więcej czteroletniemu PKB Polski. Think tank wyliczył, że na działania związane z transformacją Polska ma ze wszystkich krajów członkowskich Unii Europejskiej wydawać najwięcej w relacji do PKB. Co roku ma to być 13,6 % PKB (według danych z 2022 r.).
Będą to wydatki w energetyce, transporcie (rezygnacja z samochodów spalinowych), rolnictwie, sektorze budowlanym (związane z efektywnością energetyczną budynków, renowacją budowli) czy przestawieniem przemysłu na zeroemisyjne źródła.
„Polska jest krajem wykazującym największe potrzeby spośród badanych przez nas państw, głównie ze względu na konieczność podjęcia przez nią większych wysiłków na rzecz transformacji w transporcie czy rolnictwie, to tam zauważyliśmy też konieczność zwiększenia wsparcia publicznego”– mówi Kerlero de Rosbo, który kierował pracami nad raportem.

 KE ma za mało środków do współfinansowania bardzo ambitnych „Zielonych” planów. Chodzi więc o skierowanie do unijnego budżetu tak zwanych  nowych zasobów własnych czyli podatków: 25% dochodów z handlu uprawnieniami do emisji CO2 czyli  dochodu z ETS (do teraz w całości są one dochodami budżetów w państwach członkowskich), ponad połowę wpływów (PE chce docelowo 90%) z  podatku granicznego od śladu węglowego (CBAM) oraz 15% od zysków dużych i rentownych przedsiębiorstw wielonarodowych, wynikającego z porozumienia państw należących do OECD i grupy G-20.
W 2022 roku rząd Polski sprzedał  uprawnień ETS do emisji CO2 za ponad 27 mld złotych. Ponieważ rząd już zgodził się na ten podatek budżet będzie już tracił powyżej 7 mld złotych rocznie
 
 W „zielonej energetyce” Europa jest słaba na tle Chin a rządy i koncerny (szczególnie Niemiec ) liczyły na to że będą dużo zarabiać na eksporcie wiatraków, PV i całej infrastruktury do tego. Tymczasem europejski przemysł już PV poległ.
Chiny miały ponad 50% z 510 GW nowej generacji energii odnawialnej zainstalowanej na całym świecie w 2023 roku. Łączna moc zainstalowana energii wiatrowej i słonecznej w Chinach wzrosła z 760 GW na koniec 2022 roku do 1050 GW na koniec 2023 roku. Szacuje się, że do końca 2024 roku całkowita moc zainstalowana energii odnawialnej w Chinach osiągnie około 1300 GW, co stanowi 40% całkowitej mocy zainstalowanej, przekraczając po raz pierwszy udział produkcji energii z węgla. Obecnie chińska technologia wiatrowa i produkty fotowoltaiczne są eksportowane do ponad 200 krajów całego świecie, a łączna wartość eksportu przekracza odpowiednio 33,4 mld USD i 245,3 mld USD.

Polska zawsze miała problem z energią i węglem kamiennym. 
Rzeczywiste koszty energii elektrycznej z węgla kamiennego, z uwzględnieniem  m.in. - wcześniejszych wysokich emerytur i odpraw dla górników, kosztów likwidacji kopalń, rekultywacji terenu, zatrucia powietrza i kosztów zdrowotnych – są koszmarnie wysokie.
Wydobycie i głęboko nierentowny eksport węgla dosłownie zabijały gospodarkę PRL i były przyczyną ogólnej nędzy.
Polska głupio i kompromitująco blokowała współprace m.in. śledczych  Szwecji w sprawie ataków na rurociągi Nord Stream. Gdy dojdzie do kapitulacji Ukrainy ( a przecież tak się może konflikt zakończyć ale są też możliwe inne scenariusze ) ktoś będzie wypłacał gigantyczne odszkodowanie za zniszczone rurociągi ! Ciekawe kto? USA z całych sił wypierają się tej terrorystycznej akcji a państwa Europy boją się z nimi konfliktu !
O elektrownie atomową kłócą się socjolog z nauczycielką a zadecyduje o budowie historyk.
Polska schodzi na dziady i szykuje sobie biedę.

 Skorumpowany kartel farmaceutyczny już zarobił na ludzkiej krzywdzie. Teraz kolej na kartel  zbrojeniowy ?
Ludzi można straszyć wojną żeby im zaciągnąć pasa jeszcze o dwie dziurki. Na wojnie na Ukrainie ( i każdej innej wojnie )  elity się bawią i bogacą.  Kradną pieniądze na pokolenia a potworna korupcja i zbrodnia nie ma żadnych zahamowań
W XXI wieku życie ludzkie i zdrowie ma cenę i znaczenie. Coraz mniej osób daje się nabierać na hasła  patriotyzmu, honoru, konieczności walki za "ojczyznę". Nie chcą ginąć w imię amerykańskich interesów ani petrodolara. Zachodnie media piszą że nie ma chętnych do służby w armii i coraz więcej osób z niej odchodzi. Młodzi nie chcą zostawiać swojego życia i nie garną się na nie swoją wojnę umierać za tłustych polityków i bogaczy 0.01% fundujących im nędzne życie i brak perspektyw.
Powszechne jest unikanie poboru na Ukrainie. Dać się zabić lub ciężko okaleczyć za wygodne i bardzo bogate  życie żydowskich oligarchów i skorumpowanych polityków to nie jest oczywista decyzja. Coraz więcej osób  nie widzi sensu tej walki. Czują się oszukani i zdradzeni - Najpierw niech idą beneficjenci czyli mafijni właściciele majątków, politycy, urzędnicy i ich pociotki.

 Zastępca  dowódcy armii estońskiej 4.02.2024 roku , mocno naciskany o przedstawienie twardych danych przygotowań Putina do ataku na NATO i UE, z rozbrajającą szczerością wyznał, że cała narracja zbliżającej się wojny jest tworzona po to aby...... mobilizować społeczeństwa Wspólnoty do ciągłego wspierania miliardami swoich pieniędzy Ukrainy.
Brzmi to bardzo znajomo... ach to melodia Goeringa.

 Prymitywizacja polskiej gospodarki jest zdumiewająca. Codziennie jesteśmy bombardowani złymi dla nas informacjami. Świat nam ucieka:
1.Kosztowne pozorowane „prace” nad samochodem elektrycznym Izera doprowadziły do … niekonkretnych przymiarek do chińskiego składaka koncernu Geely.
 Geely zainwestowało w budowę zakładów na  biedniejszej od nas Białorusi i produkuje tam samochody cieszące się sporym wzięciem. Dominuje na tamtejszym rynku. Dla Białorusinów to zatem marka  krajowa produkowana na miejscu.
Geely Coolray to auto, które być może z polskim Logo miało być .... Izerą.
Dziadek Saszka ma fabryki i elektrownie jądrowe a  dziadek Jarek chodzi w dwóch różnych butach i wykopał zbędny rów na Mierzei.

2.Na budowy elektrowni w Ostrołęce dotarły z Chin pierwsze transformatory blokowe.
Nauka i firmy PRL nie potrafiły zaprojektować i wdrożyć produkcji energetycznych transformatorów NN i w końcu po cichu PRL kupił licencje na nie. Były one produkowane ale w III RP zaprzestano produkcji.
Znów kupili we wrogich  Chinach a tyle mówili o wstawaniu z kolan i stawianiu na polski przemysł. Transformatory te mogły być faktycznie zakupione na potrzeby Ukrainy i dezinformacja jest na potrzeby propagandy. 

 Wystarczy zapytać Czat GPT o „Przedwiośnie” Żeromskiego aby zachwyt na AI przeszedł w zażenowanie i śmiech.
 Każde nowoczesne państwo ma rozwiniętą infrastrukturę transportową.
W 2022 aż 84,3 mld zł wynoszą całkowite roczne koszty chaosu przestrzennego w Polsce. W przeliczeniu na każdego zameldowanego mieszkańca to circa 2200 zł rocznie. Gdyby tylko trochę ograniczyć zjawisko chaosu przestrzennego, gminy zaoszczędziłyby rocznie co najmniej 5,8 mld zł.

 Celem optymalizacji osobowego systemu transportowego jest minimalizacja ważonej sumy czasu całej podróży od drzwi do drzwi i jej kosztu.
W świecie średnia szybkość podróży jest skorelowana z PKB per capita co jest oczywistością. Afrykańscy biedacy bardzo rzadko podróżują samolotami, które są popularne na „Zachodzie”. 
Do każdej optymalizacji potrzeba jest mnóstwa danych. Wartościowa jest informacja obejmująca całą podróż kolejno autobusem, koleją dojazdową, pociągiem osobowym, szybkim pociągiem i samolotem.
Sprzedaż takich kompletnych biletów daje cenną informacje. Optymalizacja jest trudna bowiem m.in. trudno jest wycenić czas podróżnych i rozmaite w dodatku kontekstowe korzyści i straty. Mało sensowne jest porównywanie ilości jabłek ze śliwkami lub śrubkami.
Szybkie koleje zatrzymują się tylko w dużych miastach. Samoloty długodystansowe często pokonują największą odległość jaką są tylko w stanie ekonomicznie pokonać. 
 Niech pomiędzy odległymi dużymi miastami A i C będzie na trasie pociągu pośpiesznego mniejsze miasto B. Czy pociąg ma się tam zatrzymać ?
-Zatrzymanie pociągu wydłuża czas podróży AC (lub CA) i zmniejszy atrakcyjność połączenia. Mniej podróżnych może ( ale nie musi ) kupić bilety i dodatkowi podróżni wsiadający /wysiadający z B mogą tego przychodu nie skompensować. Estymacja zmiany ilości podróżnych jest trudna bez znajomości ich celu podróży.
Dłużej zaangażowany jest pociąg i infrastruktura kolejowa czyli potencjalnie mniej będzie  wszelkich połączeń
-Zatrzymanie i ponowny start pociągu owocuje znacznym zużyciem energii oraz hamulców i mechanizmów pociągu.
-Ilość podróżnych wsiadających w B aby dojechać do pobliskiego C może (ale nie musi) wymusić powiększenie składu ( ilość miejsc jest skwantowana wielkością wagonu )  który przez gro trasy będzie niewykorzystany co wygeneruje koszty
-Korzyści odnoszą wsiadający / wysiadający w B. Zatem wszystkie powstające koszty przy zatrzymaniu w B powinny być mniejsze niż koszty tych podróżnych którzy stracą więcej czasu bez zatrzymania pociągu w B przy dojeździe.
 Jak widać trzeba oszacować czasy dojazdów podróżnych bez przystanku w B. Czas to nie od razu jest pieniądz bowiem wynagrodzenia ( jeśli przyjmiemy że stracony czas podróżnych jest tyle samo wart w pracy ) w A i C mogą być znacznie większe niż w B. Zatem trzeba optymalizować cały system bowiem sama decyzja o zatrzymywaniu się pociągu w B jest wyrwana z kontekstu. Równie dobrze zatrzymywanie się w B może dawać tym pasażerom duże korzyści jak i znikome – zależnie od kursowania innych pociągów i autobusów !
„Utrudnienie” życia w tracącym atrakcyjność miasteczku B skłoni wielu do przeprowadzki do większych miast co ma bardzo poważne, negatywne i długofalowe konsekwencje dla miasteczka B i dla całego kraju. Biorąc pod uwagę wielość czynników można też optymalizować dotacje ratującą B. W systemie rynkowym pieniądz jest miarą wartości wszelkich towarów i usług. Stosowanie dużych dotacji niszczy racjonalność całego  systemu a zatem nie można go optymalizować.
Porównania można osobno prowadzić w dziedzinie traconego czasu podróżnych w godzinach  lub w dziedzinie pieniądza czyli w złotówkach.
Tak naprawdę to trzeba wiedzieć gdzie i po co podróżni jadą i jaki to ma wpływ na system gospodarczo – społeczny. Pomocny może do estymacji być model integrujący różne informacje.
 Lotnisko pod Wrocławiem obsługuje loty do Seulu w Korei co wydaje się anomalią bowiem dalekie loty obsługują lotniska centralne czyli Huby koncentrujące ruch pasażerów dla zapełnienia dużego samolotu dlugodystansowego. Ale w tym regionie jest dużo firm koreańskich a ruch turystyczny jest mały !
 O celu podróży można wnioskować z baz danych Pesel (adres zamieszkania ) i ZUS o zatrudnieniu  ale też z danych ze szkół i danych o ruchu turystów w „hotelach”
 
 W przypadku inwestycji infrastrukturalnych trzeba brać pod uwagę przyszłą sytuacje za circa 15-25 lat  i przyszłe potrzeby co jeszcze bardziej komplikuje sprawy. Obiekt infrastrukturalny może mieć na przykład możliwość rozbudowy o ile o to wcześniej zadbano.
Zwróćmy uwagę że do optymalizacji potrzebujemy mnóstwa danych. Część z nich trzeba estymować i te dane zdroworozsądkowo trzeba ocenić i znaleźć przyczynę błędu. Stoi to w rażącej sprzeczności z podawaną publicznie prymitywną argumentacją gdzie przecież chodzi o wiele miliardów złotych i ludzkie życie. „Jak nie wiadomo o co chodzi to chodzi o pieniądze”
Dobre , trafione inwestycje podwyższają wzrost gospodarczy a złe, marnotrawne dają stagnacje i kryzys.
Autor, także z pomocą AI, usiłował znaleźć informacje o tym co będzie masowo - rentownie transportowane  statkami przez rów na  Mierzei do/z porciku w Elblągu. Pustka. Korupcja jest oczywista !  
 
W większości krajów rozwiniętych, największym działem gospodarki stała się ochrona zdrowia. W tym obszarze w Polsce dominuje korupcja i głupota.  Mieszkanie – dom jest największą inwestycją i podstawą  życiowej stabilizacji. Rząd pogrywa sobie kredytem hipotecznym na mieszkania. Zatem i pogrywa zdrowiem.
Do optymalizacji systemu ochrony zdrowia musimy sformułować funkcje celu. Może to być, przy danych środkach, Maksymalizacja sumy długości życia wszystkich. System Evidence Based Medicine z baz danych wylicza potrzebne informacje. Na przykład jak długo żyje się po przeszczepach serca. Czy chory dalej pracuje czy tylko bierze rentę i wymaga kosztownej opieki i drogich zagranicznych lekarstw. Jak zawsze jest optymalizowany bilans zysków / kosztów.
Beneficjenci potężnej korupcji w Polsce chcą zapobiec optymalizacji systemu grając na emocjach.
W Polsce rzekomo 1% chorych zabiera aż 50% budżetu NFZ co wydaje się wprost niemożliwe jako że w USA jest to 19%.  To efekt alokacji środków do bardzo drogich  zabiegów. Odbywa się to na zasadzie „Staszek chce się sprawdzić w biznesie”
 W zamian za łapówkę następuje  przyjęcie do szpitala poza formalną listą oczekujących i wykonanie horrendalnie drogiego zabiegu, którego koszt refundowany jest ze środków Narodowego Funduszu Zdrowia. 
W sytuacji gdy dzieci nie mają dostępu do dentysty a stan ich zębów jest straszny, szastamy ( łapówa !) milionami na pojedyncze osoby aby im wydłużyć życie o parę (brak danych) lat.
Z ochrony zdrowia korzystają głównie emeryci i w mniejszym stopniu dzieci, natomiast finansują go pracujący w średnim wieku. Połowicznym rozwiązaniem dla starzejących się społeczeństw jest „eutanazja”.
Włochy w kryzysie demograficznym stagnują od dawna. Naturalnym rozwiązaniem nadmiaru emerytów jest niejawna ale skuteczna „eutanazja” przez ograniczenie dostępu i zakresu opieki medycznej. We Włoszech ponad 55 % lekarzy ma więcej niż 55 lat.  Powszechnym zjawiskiem jest  zatem braku personelu lekarskiego. Dotkliwy jest przykładowy brak lekarzy medycyny ogólnej. Ich liczba w ciągu ostatnich 10 lat spadła o 20 %.
 
Optymalizacja pozwala podjąć dobrą decyzje.
 Ważni prezydenci i premierzy poruszają się drogimi ale bezpiecznymi samochodami z ochroną. Gdy weźmiemy pod uwagę szkody jakie powstaną po zabójstwie, okaleczeniu lub porwaniu osoby  to wyłożenie miliona złotych na samochód  jest „optymalne”. Prawdopodobieństwo zdarzenia jest małe ale szkoda jest ogromna bowiem destabilizowany jest kraj.
Opinia publiczna była zbulwersowana tym ze prokuratorzy krajowi kupili sobie niegospodarnie bardzo drogie samochody służbowe bowiem faktycznie zagrożeni prokuratorzy liniowi jeżdżą własnymi samochodami jeśli je w ogóle mają.
Faktycznie najważniejsza osoba w państwie czy naczelnik Jarosław Kaczyński poruszała się ze skromną ochroną  samochodem Skoda.  

Optymalizacja wymaga sformułowania funkcji celu. Optymalizacja numeryczna wymaga bardzo dużej ilości obliczeń co dawniej było problemem.  
Archiwalny „Fault tolerant”: https://matusiakj.blogspot.com/2018/12/ft-spis-tresci.html
„Metody i algorytmy powstają na praktyczne zapotrzebowanie.
Obszerna ( blisko 700 stron ) książka „Matematyczne podstawy projektowania inżynierskiego”, R.Stark, R.Nichols, PWN 1979 daje także przegląd zastosowań metod optymalizacji. Angielskojęzyczny oryginał tej książki Mc Graw-Hill Inc. wydano w 1972 roku. Książka jest poświęcona sprawom operacyjnym i systemowym.  W rozdziale 3 jest przegląd zastosowań programowania liniowego:
-Obciążenie konstrukcji
-Regionalna likwidacja zanieczyszczeń
-Projektowanie zbiorników wodnych
-Kontrola ruchu drogowego
-Przetarg niezrównoważony
-Zagadnienie rozdziału
-Zagadnienie produkcyjne
-Minimalizacja kosztów transportu podczas przerzutowej metody wykonywania drogi
Rozdział 4 poświecono innym metodom liniowym jak zagadnienie transportowe czy metody alokacji i minimalizacji czasu podroży w sieci transportowej. Dalej programowanie dynamiczne, wybór sekwencji, modele losowe i ich przekształcenia. Na koniec każdego rozdziału są „Zadania” do rozwiązania. Cześć rozwiązań jest na końcu książki. Można więc testować opracowywane procedury.

Proste przykłady.
1. Przy określonym stosunku ceny „miedzi” do „żelaza” ( czyli ceny drutu nawojowego na uzwojenia transformatora  do ceny blach elektrotechnicznych do wykonania rdzenia ) można optymalizować kształt czyli stosunki wymiarów rdzenia aby uzyskać transformator najtańszy lub najlżejszy lub najmniejszy. Są trzy alternatywne funkcje celu. Dla urządzeń stacjonarnych najlepszy jest najtańszy transformator. Ale do urządzeń transportowanych ważniejszy może być ciężar lub objętość transformatora. Sprawa się komplikuje gdy uwzględnimy dodatkowo koszt 5-30 letniego okresu pobierania przez transformator mocy jałowej czynnej i biernej z sieci. Transformator który ma mniejsze straty jałowe jest oczywiście droższy i większy. Można optymalizować kształt obwodu magnetycznego silnika asynchronicznego i proporcje jego wymiarów.  W 1954 toku potężny amerykański koncern General Electric zakupił dopiero co wypuszczony lampowy komputer IBM 704. Był to pierwszy komputer z pojemną pamięcią ferrytową i znacznej prędkości. Jako pierwszy miał rozkazy zmiennoprzecinkowe których wykonywał do 12 tysięcy na sekundę. Szczególnie podobał się naukowcom i inżynierom kompilator Fortranu i coraz obszerniejsze biblioteki funkcji i programów. Towarzyszyły temu pamięci masowe i inne urządzenia peryferyjne. Dla naukowców i inżynierów którzy chcieli się skoncentrować nad meritum sprawy a nie walczyć z komputerem było to narzędzie wymarzone. GE postanowił że 20 osobowy zespół merytoryczny zajmie się tylko komputerowym projektowaniem transformatorów. Za projektowanie maszyn elektrycznych z użyciem komputerów wziął się też drugi gigant Westinghouse. Zaprojektowano i szybko wdrożono do produkcji w 1957 roku pierwszą w świecie nowoczesną serię silników asynchronicznych FA - Fully Accessible, o mocy od 200 do 7000 kW i stopniu ochrony IP 23 oraz IP 44 o wymiennych elementach, łatwym montażu i przystosowaniu do różnych stopni ochrony oraz różnych sposobów chłodzenia. Wydarzenie to nie zostało docenione na zachodzie. Konkurencyjne firmy podglądały projekt ale za samodzielną pracę nad tym trudnym tematem wzięły się dopiero kilkanaście lat później ! Próbowano już wtedy stosować prymitywną optymalizację ale na prawdziwą optymalizację nie nadszedł jeszcze wtedy czas.
 Cewki powietrzne mają optymalny kształt dla minimalnej wagi i inny kształt dla maksymalnej dobroci przy określonej częstotliwości i grubości drutu.
 
2. Do zasilania urządzeń elektronicznych stosowane są zasilacze z transformatorem sieciowym i prostownikiem pojemnościowym. Im większej mocy jest transformator w stosunku do mocy maksymalnej obciążenia tym sztywniejsza jest charakterystyka obciążenia zasilacza. Im większa jest pojemność kondensatora tym mniejsze są tętnienia napięcia „stałego” a istotne jest przecież najmniejsze chwilowe napięcie z prostownika. Tranzystory mocy i radiator we wzmacniaczu akustycznym są zwymiarowane na napięcie maksymalne prostownika. Czyli zwiększając pojemność kondensatora prostownika zwiększa się zarówno oddawana moc ciągła wzmacniacza jak i szczytowa moc muzyczna. Podobnie jest przy zasilaniu innych urządzeń. Czyli można znaleźć optymalną pojemność kondensatora prostownika. Co ciekawe w znakomitej jakości wzmacniaczach audio produkcji japońskich koncernów, zwłaszcza dużej mocy,  stosowane są kondensatory o dużych pojemnościach.  

3. Zadaniem filtru elektrycznego jest jak najlepsze przepuszczenie sygnału w paśmie przepustowym i najmocniejsze zatrzymanie zakłóceń w paśmie zaporowym.
Współcześnie w projektowaniu filtrów analogowych zapoczątkowane przez Sydneya Darlingtona podejście - zadanie jest podzielone na dwie części
 1.    Analityczna, optymalna matematyczna aproxymacja idealnej charakterystyki filtru transmitancją filtru. Zadanie komplikuje się gdy wymagana jest liniowa charakterystyka fazowa filtru co jest istotne przy cyfrowym przesyłaniu danych
 2.    Implementacja filtru LC lub filtru aktywnego przy jak najniższych kosztach 
Trudna jest zwłaszcza do wykonania druga optymalizacyjna część zadania. Zwróćmy uwagę że stosując w (1) precyzyjny aparat pojęciowy teorii aproxymacji unikamy wyważania otwartych drzwi i jałowego wysiłku.
Analitycznie można projektować tylko proste filtry cyfrowe o skończonej odpowiedzi impulsowej FIR. Dostępna jest procedura „Parks–McClellan filter design algorithm” dająca optymalny filtr FIR o dowolnej charakterystyce. W procedurze użyto genialnego i super wydajnego  algorytmu aproksymacji czebyszewowskiej w optymalnych współrzędnych. Kolejnym etapem jest optymalne zaokrąglenie współczynników filtru do stosowanej w procesorze DSP arytmetyki.

4. Optymalizować trzeba parametry regulatora PID / PI lub innego dedykowanego regulatora.

5. Dla danej ilości mieszkańców planowanego miasta można wyznaczyć optymalną wysokość domów minimalizującą długookresowy koszt funkcjonowania mieszkańców. Im wyższe domy tym mniejszy jest obszar miasta ( koszt ziemi pod zabudowę ) i niższe koszty infrastruktury oraz wynikający z tego niższy koszt transportu i straconego na dojazdy czasu. Z drugiej strony w  wysokich domach trzeba stosować windę osobową generującą koszta początkowe i eksploatacyjne. Powyżej pewnej wysokości konstrukcja domu musi być wzmocniona czyli droższa.

6. Zadanie przemieszczanie dużych ilości ziemi powstaje na wszelkich budowach. W najbiedniejszych krajach gdzie praca jest bardzo tania używa się łopat, taczek i wagoników na wąskim torze kolejowym. Powstaje pytanie jaka jest optymalna ładowność ciężarówki do przewozu ziemi i pojemność łyżki ładującej ziemie koparki ? Im większa ciężarówka tym mniejszy jest jednostkowy jej koszt, mniejszy nakład pracy obsługi i mniejsze jednostkowe zużycie paliwa. Powstaje jednak niebezpieczeństwo zakopania się ciężarówki w błocie ale wystarczy zastosować droższy napęd kół na kilka osi. Urobek w kopalniach odkrywkowych transportowany jest ciężarówkami o nośności nawet ponad 400 ton. Jednostkowy nakład energii na rozrywanie ziemi czy złoża mineralnego jest tym mniejszy im większa-pojemniejsza  jest łyżka koparki. Wydajność pracy w odkrywkowej kopalni węgla kamiennego może być stukrotnie (!) większa niż w kopalni głębinowej węgla. Ilości ziemi do przemieszczenia na wielkich budowach infrastrukturalnych są ogromne. Przy budowie sieci autostrad trzeba przemieszczać miliardy ton ziemi. Można „sprawdzić” jaki sprzęt używany jest na budowach w świecie. Użyteczna jest w tym diaspora. Największa ciężka wywrotka BiełAZ ma nośność 180 ton a sama waży 120 ton. Jej nominalna prędkość wynosi 18 km/h a maksymalna 53 km/h. Silnik Diesla o mocy 2400 KM napędza generator prądu stałego ze wzbudzenie szeregowo – równoległym. Koła napędzają poprzez przekładnie elektryczną silniki prądu stałego ze wzbudzeniem szeregowo – równoległym. Moc silnika Diesla jest podobna jak w średniej lokomotywie. Podobny jest także układ sterujący. N.B. W amerykańskim czołgu M1 oraz niemieckim Leopard 2 mimo użycia silników o mocy 1500 KM używa się przekładni mechanicznej, która jest lżejsza i ma większa sprawność niż przekładnia elektryczna. Porównywanie danych statystycznych dotyczących budowy infrastruktury musi brać pod uwagę specyfikę kraju. Budowa w Szwajcarii w górskim terenie linii kolejowych i tuneli jest bardzo kosztowna. Duża ilość infrastruktury potrzebna jest też w Japonii. Wynika to ze specyfiki  terenu kraju

7. Z ograniczonego i dość biednego budżetu państwa finansowana jest służba zdrowia. Jak sformułować wskaźnik jakości działania służby zdrowia i na co alokować środki ?Zdrowi i wykształceni pracownicy mogą być wydajni. Aby byli zdrowi potrzebna jest szkolna pielęgniarka i dochodzący co któryś dzień lekarz oraz dentysta z asystentką. Stanowisko dentystyczne nie jest tanie.  Próchnica u dzieci negatywnie rzutuje na stan uzębienia dorosłych. Chore uzębienie pogarsza stan zdrowia i obniża wydajność pracownika i oczywiście skraca jego życie. Opieka nad dziećmi jest niedofinansowana. Leczenie kardiochirurgiczne osoby dorosłej jest bardzo drogie i co gorsza wymaga dużej ilości artykułów importowanych. Przeszczep serca kosztuje więcej niż opieka i leczenie kilkuset dzieci w szkole przez cały rok. Po zabiegu kardiochirurgicznym chory żyje ale wymaga leków i opieki oraz dalej generuje spore koszty. Czy zatem zabiegi kardiochirurgiczne przedłużające życie otyłego palacza - chorego o rok, dwa lata mają jakikolwiek sens skoro za te same pieniądze życie przyszłych dorosłych a teraz szkolnych dzieci  przedłużymy o kilkaset lat dając im dobrą opiekę i leczenie. Funkcją oceny powinien być koszt przedłużenia życia o rok średniej osoby w społeczeństwie.  O tym że palenie tytoniu niszczy zdrowie wiadomo od lat. Czy palaczowi który zachorował na raka  płuc należy wielkim kosztem ratować życie i przedłużyć je o rok ? Czy dla „odstraszenia” pacjentów i zoptymalizowania ich niezdrowego trybu zachowania, lekarz przy każdej wizycie winien w dokumentacji pacjenta wpisywać że pacjent pali, pije i ma nadwagę X kilogramów.

8. Z biednego budżetu wypłacane są renty i emerytury. Im większy jest fundusz emerytur i rent tym niższe są płace i inne nakłady rzeczowe w gospodarce. Uczciwy emeryt przechodzący w ustawowym wieku na utrzymanie społeczeństwa ma dwa tytuły do emerytury. Po pierwsze był niedopłacony i z tego niedopłacenia wykonano wszystkie inwestycje. Jest de facto współwłaścicielem majątku produkcyjnego, infrastruktury i mieszkalnictwa. Po drugie wychował dzieci i one teraz wytwarzają Dochód Narodowy. W ubiegłym roku przeciętna emerytura wyniosła około 51% przeciętnego wynagrodzenia. Emeryci nie mają na utrzymaniu dzieci, mają urządzone mieszkanie i mogą sobie dorobić. Dla wspomnianego uczciwego emeryta współczynnik podziału wytworzonego tortu narodowego  „51%” jest  właściwą wartością. Osoba bezdzietna nie ma jednego tytułu do emerytury a osoba z jednym dzieckiem tylko połowiczny. Takich wygodnickich osób bezdzietnych  jest na całe szczęście jeszcze niewiele ale ich udział niestety  rośnie. Powinni mieć znacznie niższą emeryturę aby nie demoralizować społeczeństwa złym przykładem. Przyznane oszustom renty nie mają żadnego tytułu !  Obecne młode wykształcone pokolenie obeznane jest z antykoncepcją i ma dzieci kiedy chce. Mają świadomość że utrzymanie dziecka sporo kosztuje pieniędzy i dodatkowej pracy. Młodzi z dziećmi potrzebują mieszkania a kolejki w spółdzielniach mieszkaniowych dążą do nieskończoności co dociera do świadomości zainteresowanych. Zjawiska społeczne mają dużą inercje.  Skutkiem zwijania kryzysowej gospodarki od 1978 roku mamy coraz więcej wczesnych emerytów i lewych rencistów. Odbywa się to kosztem wynagrodzeń pracowników, zwłaszcza młodych pracowników i kosztem m.in. budownictwa mieszkaniowego. Ilość przychodzących na świat dzieci zależy od ilości potencjalnych matek w wieku największej płodności i dzietności matek. Z tego względu mamy kolejne fale urodzeń.  Obecnie ku zaskoczeniu wszystkich ilość urodzeń w rocznikach płodnych kobiet  zaczęła spadać choć powinna  rosnąć. To mało zarabiający młodzi bez szansy na mieszkanie tak zadecydowali. Zdarzenia demograficzne manifestują się po ogromnym upływie czasu ale są okrutnie nieubłagane. Współczynnik podziału „51%” trzeba zoptymalizować i zmniejszyć aby zniechęcić do wczesnych emerytur. Lewe renty trzeba zabrać. Dawanie wczesnych emerytur i lewych rent rozwali w niedługiej  przyszłości cały system społeczno - gospodarczy !

9. Do kin, teatrów, filharmonii i na koncerty muzyki popularnej potrzeba było dobrej jakości kolumn głośnikowych i wzmacniaczy sporej mocy. Płyta gramofonowa i radioodbiornik FM dostarczyły sygnał dobrej jakości. Budowa akustycznych  lampowych wzmacniaczy mocy wysokiej jakości okazała się trudna. Dużą moc przy względnie małych zniekształceniach zapewniał końcowy stopień przeciwsobny pracujący w klasie A lub AB. Indukcyjność rozproszenia wyjściowego transformatora i jego rezonanse ograniczają pasmo od góry i ograniczają głębokość ogólnego sprzężenia zwrotnego. Lokalne sprzężenie zwrotne w stopniu końcowym polega na podaniu ( Ultralinear ) do siatek S2 lamp części sygnału wyjściowego z odczepów na anodowych uzwojeniach pierwotnych czynią z tetrody lub pentody pół triodę. Zniekształcenia stopnia końcowego spadają ale nie przy wysokich częstotliwościach w klasie AB i B z powodu asymetrii indukcyjności rozproszenia transformatora i asymetrii lamp. Mankamentem jest wymagane znacznie większe napięcie sterujące co powiększa zniekształcenia stopnia sterującego i komplikuje jego budowę. Przy sprzężeniu stopni sterujących ( przy dużym wymaganym napięciu sterowania stopnia końcowego ) przez kondensatory głębokość globalnego sprzężenia jest znikoma z uwagi na margines stabilności przy małych częstotliwościach. Można rozwiązać zadanie optymalizacji z jedną zmienną – położeniem odczepów uzwojeń transformatora do zasilania siatek drugich.
Jedni producenci stosowali rozwiązanie Ultralinear a drudzy nie stosowali uzyskując zbliżone efekty. W klasycznym wzmacniaczu lampowym nie można zastosować głębokiego sprzężenia zwrotnego i uzyskać małych zniekształceń !  Można podwójny różnicowy stopień dużego wzmocnienia napięciowego ( jak w lampowym wzmacniaczu operacyjnym ) wykonać ze sprzężeniem stałoprądowym. Przy głębokim globalnym sprzężeniu zwrotnym stabilność uzyskujemy stosując kompensacje dwubiegunową i korekcje przy małych częstotliwościach. Wzmacniacze takie nie są produkowane dlatego że melomani – subiektywiści lubią „brzmienie lampowe” którego doskonały wzmacniacz byłby pozbawiony !
Powodzenie każdej optymalizacji ale także analizy polega na maksymalnym zmniejszeniu ilości swobodnych zmiennych lub parametrów.”      


Ćwiczenie
1.Świetlówki kompaktowe CFL - Compact Fluoroscent Lamp pojawiły się w 1984 roku. Masowa produkcja tranzystorów wysokonapięciowych mocno obniżyła ich cenę a w ślad za tym spadła cena CFL i zalały one w końcu świat.
Tranzystory bipolarne półmostka sterowane były sygnałami z uzwojeń wtórnych malutkiego nasycanego ferrytowego transformatorka toroidalnego gdzie przez jego uzwojenie pierwotne płynął prąd wyjściowy. Dla powiększenia trwałości świetlówek  często stosowano pozystor aby moc podawana była stopniowo. Co prawda świetlówka stopniowo osiągała (nagrzewając się ) pełny strumień świetlny ale jej trwałość wzrosła ogromnie. Układ mimo prostoty zapewnia odpowiednie zasilanie świetlówek w wszystkich fazach pracy. Analizy są ogólnie dostępne.  
Tranzystory Mosfet półmostka sterowane były układem wykonanym  w wysokonapięciowej technologi CMOS gdzie do oscylatora podawano sygnał prądu wyjściowego dla uzyskania odpowiedniej dla świetlówki charakterystyki wyjściowej.
Inverter CFL pracuje w konfiguracji szeregowo równoległej. Reguła jest zestarzenie się świetlówek ze sprawną elektroniką.

Dławik w użytej CFL o mocy  20W na rdzeniu EE20 ze szczeliną 1 mm ma indukcyjność 2.3 mH. Celowo jest on dołączony do PCB przewodem ze złączem aby łatwo można było go odłączyć i  wykonać przewlekaniem dodatkowe uzwojenie do zasilenia żarówki samochodowej 12V – 21 W
-Oblicz / zasymuluj ile nawinąć zwoi i jakim drutem i jak gęsto dla bezpiecznego startu i pracy z żarówką 21W – 12V.  Ustal jakie mają być połączenia w miejscach nieobecnej świetlówki. Można posłużyć się miernikiem RLC. Aby nie uszkodzić układu podaj wynik prowadzącemu i wykonaj uzwojenie dopiero po jego akceptacji. Ta akceptacja oznacza tylko że układ nie zostanie od razu uszkodzony. Gdy żarówka nie będzie normalnie świecić od razu należy odłączyć zasilanie sieciowe. Użycie transformatora bezpieczeństwa 1:1 jest konieczne. Początkowo dla bezpieczeństwa zasilanie sieciowe jest podane przez szeregową żarówkę 100W-230V.  
Podpowiedż. Indukcyjność rozproszenia ( będzie to popularna konfiguracja LLC ) ma być znaczna i dlatego nowe uzwojenie ma być tylko na części długości karkasu.

2.W związanej dokumentacji kuchenki indukcyjnej (pdf) są m.in. dane a w tym rysunki cewek pod garnkami na płycie. Zaprojektuj (dowolny program a w tym do symulacji pola elektromagnetycznego )  cewkę do zasilania żarówki  24V-150W odbierającą energie pola magnetycznego tej kuchenki. Przylepiec dwustronny naklejony jest na plastikową płytkę i na niego należy nanieść  drut 1.2 mm cewki i go dodatkowo unieruchomić. Aby nie marnować materiału podaj wynik prowadzącemu i wykonaj uzwojenie dopiero po jego akceptacji. Znów ta akceptacja znaczy niewiele.  

3.Ładowarka ( schemat pdf ) z której wzięto transformatorek SMPS ma wyjście 5V/350mA.
-Zaprojektuj ( a potem wykonaj ) z tym transformatorkiem  jak najprostszą przetwornice zasilaną akumulatorem  Litowo-Jonowym o napięciu 3.6V dająca napięcie wyjściowe 200 Vdc o mocy do 1.5 W.
Dostępne są tylko elementy elektroniczne z wykazu.