Formation of metallic magnetic clusters in a Kondo-lattice metal: Evidence from an optical study

Magnetic materials are usually divided into two classes: those with localised magnetic moments, and those with itinerant charge carriers. We present a comprehensive experimental (spectroscopic ellipsomerty) and theoretical study to demonstrate that these two types of magnetism do not only coexist but complement each other in the Kondo-lattice metal, Tb2PdSi3. In this material the itinerant charge carriers interact with large localised magnetic moments of Tb(4f) states, forming complex magnetic lattices at low temperatures, which we associate with self-organisation of magnetic clusters. The formation of magnetic clusters results in low-energy optical spectral weight shifts, which correspond to opening of the pseudogap in the conduction band of the itinerant charge carriers and development of the low- and high-spin intersite electronic transitions. This phenomenon, driven by self-trapping of electrons by magnetic fluctuations, could be common in correlated metals, including besides Kondo-lattice metals, Fe-based and cuprate superconductors.Comment: 30 pages, 6 Figure

УНІФІКОВАНИЙ БАЗОВИЙ ПРОГРАМНО-ТЕХНІЧНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРЕЦИЗІЙНИХ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ТА УПРАВЛІННЯ

Context. Methods for the synthesis of precision electro-hydraulic control systems using the principle of multiplication areproposed. Use of the principle of multiplication allows to create compact control systems of technological objects, having high ratesof precision and operation speed.The problem of creating the unified basic software and hardware complex for precision automatic control systems and control ofan optional technological object is considered.On the basis of effective methods of the modern theory of optimal control, control algorithms have been developed that providemaximum compensation for all types of statistical and dynamic control errors.Objective. The urgency of the work is due to the need to improve the precision of control systems of technological objects andthe development of software and hardware complex for these systems.Method. We have used the methods of optimal control, methods of structural synthesis. To confirm the validity of the developedmodels and principles, the method of experimental studies based on the operating equipment of test benches was used. To debug an experimental model of a basic software and hardware complex for testing the plain bearings of internal combustion engines, mathematical simulation of an electro-hydraulic drive was used. For the synthesis of a precision controller, the multiplication method was used.Results. A number of standard sizes of high-speed precision EHSS based on part-turn hydraulic motors with a torque moment ofup to 40 kNm were developed, providing reproduction in the tracking mode of specified input effects with a bandwidth of up to 20Hz, positioning accuracy of up to one angular minute and a control range of up to 104. Based on developed EHSS automatedsimulation dynamic stands were created and brought to practical use for testing mobile object guidance systems (Customer-CentralResearch Institute of Chemistry and Mechanics, Moscow) and the semi-axes transmission (Customer-JSC “КАМАZ”, NaberezhnyeChelny). Based on the results of the research, a basic software and hardware complex for testing equipment of agricultural,automotive and other industries was created. The high-speed precision regulator for controlling the position of steam turbine actuator valves has been synthesized to compensate for all the main types of static and dynamic errors and more than double the performance compared to the base variant while maintaining acceptable stability margins (the results are used in promising projects of the State Energy Company “Centrenergo”, National Nuclear Energy Generating Company “Energoatom”, as well as in the Institute of Control Problems of the National Academy of Sciences of Ukraine.Conclusions. The practical engineering methods for the synthesis of effective control laws of precision electro-hydraulic systemsare proposed, as well as a number of effective regulators providing high characteristics of precision and operation speed. Theprinciple of multiplicative control is proposed which allows to synthesize effective control algorithms for individual, autonomous,fully controlled and observable electro-hydraulic servo drive circuits based on third-order mathematical models. For selectedautonomous control loops, effective control laws are obtained based on modal control methods and solving inverse problems ofdynamics.The proposed synthesis techniques are considered using the harmonic linearization method, the real nonlinear characteristics ofthe control signal power limitation, which allows determining the real rational ratios of the regulator parameters and real limitingprecision and speed indicators, as well as preventing unwanted auto-oscillatory modes in the systems. In order to reduce the number of measured parameters used in the formation of the proposed control laws, on the basis of the well-known general principles of the synthesis of observing identification devices, the universal structures and formulas for calculating the parameters of standard models of autonomous control circuits of the EHSS were obtained. The method of autonomous testing and debugging of the EHSS control system using the electronic simulator of electro-hydraulic actuator has been improved which makes it possible to significantly reduce the time and cost involved in creating and engineering development a complex system.Предложены методы синтеза прецизионных электрогидравлических систем управления с использованием принципамультипликации. Использование принципа мультипликации позволяет создавать компактные системы управлениятехнологическими объектами, обладают высокими показателями точности и быстродействия.Рассмотрена задача создания унифицированного базового программно-технического комплекса для прецизионных системавтоматического регулирования и управления произвольным технологическим объектом.На основе эффективных методов современной теории оптимального управления разработаны алгоритмы управления,обеспечивающие максимальную компенсацию всех видов статистических и динамических ошибок управления.Объект исследования: система автоматического регулирования произвольным технологическим объектом повышеннойточности.Предмет исследования: процессы обеспечения точности и быстродействия систем регулирования.Цель: создания программно-технического комплекса, для прецизионных систем регулирования и управления,обеспечивающего высокие показатели точности и быстродействия, на основе параметрического синтеза и использования методовмультипликации.Актуальность. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения точности систем управлениятехнологическими объектами и разработки программно-технического комплекса для этих систем.Метод. В работе использовались методы оптимального управления, методы структурного синтеза. Для подтверждениядостоверности разработанных моделей и принципов, использовался метод экспериментальных исследований на базе действующегооборудования испытательных стендов. Для отладка экспериментального образца базового программно-технического комплекса дляиспытаний подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания использовалось математическое имитационноемоделирование электрогидравлического привода. Для синтеза прецизионного регулятора использовался метод мультипликации.Результаты. Разработан ряд типоразмеров быстродействующих прецизионных ЭГСС на базе неполноповоротныхгидродвигателей с диапазоном крутящих моментов до 40 кНм, обеспечивающих воспроизведение в следящем режиме заданныхвходных воздействий с полосой пропускания до 20 Гц, точностью позиционирования до одной угловой минуты и диапазономрегулирования до 104. На базе разработанных ЭГСС созданы и доведены до практического использования автоматизированныеимитационные динамические стенды для испытания систем наведения мобильных объектов (заказчик – ЦНИИХМ, г. Москва) идля испытания полуосей трансмиссий (заказчик – АО «КамАЗ», г. Набережные Челны). На основе результатов выполненныхисследований создан базовый программно-технический комплекс для испытательного оборудования предприятийсельскохозяйственной, автомобильной и других отраслей промышленности. Синтезирован быстродействующий прецизионныйрегулятор контура управления положением регулирующих клапанов паровой турбины, обеспечивающий компенсацию всехосновных видов статических и динамических ошибок и более чем двукратное повышение быстродействия по сравнению с базовымвариантом при сохранении допустимых запасов устойчивости (результаты работ используются в перспективных проектахГосударственной энергетической компании «Центрэнерго», НАЭК «Энергоатом», а также в МГП «Институт проблем управленияНАН Украины».Выводы. Предложены практические инженерные методики синтеза эффективных законов управления прецизионнымиэлектрогидравлическими системами, а также ряд эффективных регуляторов, обеспечивающих высокие характеристики точности ибыстродействия. Предложен принцип мультипликативного управления, позволяющий синтезировать эффективные алгоритмыуправления отдельными, автономными, полностью управляемыми и наблюдаемыми контурами ЭГСП на основе математическихмоделей третьего порядка. Для выделенных автономных контуров управления получены эффективные законы управления наоснове методов модального управления и решения обратных задач динамики. В предложенных методиках синтеза учтены, припомощи метода гармонической линеаризации, реальные нелинейные характеристики ограничения мощности управляющегосигнала, что позволяет определять реальные рациональные соотношения параметров регуляторов и реальные предельныепоказатели точности и быстродействия, а также предотвращать возникновение нежелательных автоколебательных режимов всистемах. С целью уменьшения количества измеряемых параметров, используемых при формировании предложенных законовуправления, на основе известных общих принципов синтеза наблюдающих устройств идентификации получены универсальныеструктуры и формулы для расчета параметров эталонных моделей автономных контуров управления ЭГСС. Усовершенствованаметодика автономных испытаний и отладки системы управления ЭГСС с использованием электронного имитатора ЭГИМ,позволяющая существенно сократить затраты времени и средств на создание и доводку комплексной системы.Запропоновано методи синтезу прецизійних електрогідравлічних систем управління з використанням принципу мультиплікації.Використання принципу мультиплікації дозволяє створювати компактні системи управління технологічними об’єктами, маютьвисокі показники точності і швидкодії.Розглянуто задачу створення уніфікованого базового програмно-технічного комплексу для прецизійних систем автоматичногорегулювання та керування довільним технологічним об’єктом.На основі ефективних методів сучасної теорії оптимального управління розроблені алгоритми управління, що забезпечуютьмаксимальну компенсацію всіх видів статистичних і динамічних помилок управління.Об’єкт дослідження: система автоматичного регулювання довільним технологічним об’єктом підвищеної точності.Предмет дослідження: процеси забезпечення точності і швидкодії систем регулювання.Мета: створення програмно-технічного комплексу, для прецизійних систем регулювання і управління, що забезпечує високіпоказники точності і швидкодії, на основі параметричного синтезу і використання методів мультиплікації.Актуальність. Актуальність роботи обумовлена необхідністю підвищення точності систем керування технологічнимиоб’єктами і розробки програмно-технічного комплексу для цих систем.Метод. В роботі використовувалися методи оптимального управління, методи структурного синтезу. Для підтвердженнядостовірності розроблених моделей і принципів, використовувався метод експериментальних досліджень на базі діючогообладнання випробувальних стендів. Для налагодження експериментального зразка базового програмно-технічного комплексу длявипробувань підшипників ковзання двигунів внутрішнього згоряння використовувалося математичне імітаційне моделюванняелектрогідравлічного приводу. Для синтезу прецизійного регулятора використовувався метод мультиплікації.Результати. Розроблено ряд типорозмірів швидкодіючих прецизійних ЕГСС на базі неполноповоротние гідродвигунів здіапазоном крутних моментів до 40 кНм, що забезпечують відтворення в стежить режимі заданих вхідних впливів з пропускноюздатністю до 20 Гц, точністю позиціонування до однієї кутової хвилини і діапазоном регулювання до 104. На базі розробленихЕГСС створені і доведені до практичного використання автоматизовані імітаційні динамічні стенди для випробування системнаведення мобільних об’єктів (замовник – ЦНІІХМ, м. Москва) і для випробування піввісь трансмісій (замовник – АТ «КамАЗ», м.Набережні Челни). На основі результатів виконаних досліджень створено базовий програмно-технічний комплекс длявипробувального обладнання підприємств сільськогосподарської, автомобільної та інших галузей промисловості. Синтезованийшвидкодіючий прецизійний регулятор контуру управління становищем регулюючих клапанів парової турбіни, що забезпечуєкомпенсацію всіх основних видів статичних і динамічних помилок і більш ніж дворазове підвищення швидкодії в порівнянні збазовим варіантом при збереженні допустимих запасів стійкості (результати робіт використовуються в перспективних проектахДержавної енергетичної компанії «Центренерго», НАЕК «Енергоатом», а також в МГП «Інститут проблем управління НАНУкраїни».Висновки. Запропоновано практичні інженерні методики синтезу ефективних законів управління прецизійнимиелектрогідравлічними системами, а також ряд ефективних регуляторів, що забезпечують високі характеристики точності ішвидкодії. Запропоновано принцип мультиплікативного управління, що дозволяє синтезувати ефективні алгоритми управлінняокремими, автономними, повністю керованими і спостережуваними контурами ЕГСП на основі математичних моделей третьогопорядку. Для виділених автономних контурів управління отримані ефективні закони управління на основі методів модальногоуправління і розв’язку обернених задач динаміки.У запропонованих методиках синтезу враховані, за допомогою методугармонійної лінеаризації, реальні нелінійні характеристики обмеження потужності керуючого сигналу, що дозволяє визначатиреальні раціональні співвідношення параметрів регуляторів і реальні граничні показники точності і швидкодії, а також запобігативиникненню небажаних автоколивальних режимів у системах. З метою зменшення кількості вимірюваних параметрів,використовуваних при формуванні запропонованих законів управління, на основі відомих загальних принципів синтезуспостерігають пристроїв ідентифікації отримані універсальні структури і формули для розрахунку параметрів еталонних моделейавтономних контурів управління ЕГСС. Удосконалено методику автономних випробувань і налагодження системи управлінняЕГСС з використанням електронного імітатора ЕГІМ, що дозволяє істотно скоротити витрати часу і коштів на створення ідоведення комплексної системи