Значительная роль в развитии Уральской научно-педагогической школы электропривода принадлежит кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» (ЭПА) Челябинского политехнического института (ЧПИ), сейчас Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ).
На энергетическом факультете ЧПИ в июне 1952 года была образована кафедра «Электрификация промышленности», из которой в 1954 году выделилась кафедра «Электрификация промышленных предприятий» (ЭПП), заведующим кафедрой стал к.т.н. Гаврил Фролович Солдатченков. После его трагической гибели кафедрой ЭПП с 1959 года заведовал доцент Николай Федорович Калин.
Кафедра ЭПА была создана в 1962 году в результате реорганизации кафедры «Электрификация промышленных предприятий».
На начальном этапе организации кафедры на ней работали Ю.А.Борцов и Ю.С. Усынин, окончившие аспирантуру в Московском энергетическом институте, и М.В. Гельман и С.Д. Левинтов, приехавшие из Свердловска.
С 1962 по 1972 год кафедрой ЭПА заведовал доцент, кандидат технических наук Самуэль Давидович Левинтов (1924-2000 гг.), под руководством которого сформировался работоспособный коллектив, достигший значительных успехов в учебно-методической и научной работе. Основу его составили главным образом выпускники кафедры: Н.Я. Астраханцев, А.М. Борисов, Б.Н. Деулин, Г.И. Драчев, В.А. Кислюк, С.П. Лохов, О.И. Осипов, Н.М. Сапрунова, Г.В. Суворов, Ю.С. Шестаков.
В первый период подготовка научно-педагогических кадров кафедры осуществлялась через заочную и очную целевые аспирантуры других институтов — в основном УПИ и МЭИ. Первыми подготовили и защитили кандидатские диссертации Л.А. Дритов (1963 г.), Н.Я. Кравцов (1964 г.), Г.В.Суворов, В.И. Белошабский (1965 г.), Ю.С. Усынин (1966 г.). С 1963 года получили право руководства аспирантурой доценты, к.т.н. Ю.А. Борцов и С.Д. Левинтов, а с 1967 года — М.В. Гельман и Г.В. Суворов. Состоялись защиты кандидатских диссертаций молодыми преподавателями кафедры: Ю.С. Шестаковым (1967 г.), А,М. Борисовым, В.А. Кислюком и А.Н. Серебряковым (1968 г.)
Основными направлениями деятельности кафедры в этот период стали тесная связь научно-исследовательской работы ее сотрудников с учебным процессом и приоритетное развитие лабораторной базы. Становление кафедры ЭПА совпало с интенсификацией работ по развитию Уральской металлургии. Поэтому с момента образования кафедры сформировалась ее научная школа в области теоретических и экспериментальных исследований электроприводов и промышленных систем автоматики прокатных станов и других агрегатов металлургических заводов.
Сотрудники кафедры принимали активное участие в реконструкции автоматизированных электроприводов многих предприятий: Магнитогорского металлургического комбината, Челябинского трубопрокатного завода, Челябинского металлургического завода, Челябинского электрометаллургического завода, Орско-Халиловского металлургического комбината, Орского завода по обработке цветных металлов и многих других. Большой опыт был накоплен и обобщен сотрудниками кафедры в области развития частотных методов исследования сложных электромеханических систем, создания теории и средств технической диагностики и наладки электроприводов, повышения их помехозащищенности, что позволило значительно сократить сроки пуска сложных электромеханических комплексов прокатных станов, повысить эффективность и надежность их работы. Для экспериментального определения параметров систем автоматизированных электроприводов и измерения их реальных частотных характеристик были разработаны приборы серии «ИЛЧХ» и «Вектор». Ряд модификаций этих приборов были выпущены серийно и переданы в пуско-наладочные организации различных регионов страны. Активное участие в этой работе, отмеченной медалью ВДНХ, принимали Ю.А. Борцов, Г.В. Суворов, Ю.С. Шестаков, О.И.Осипов, Ю.С.Усынин и многие другие. Для знакомства с приборами и освоения методики частотного анализа электроприводов при их наладке по приказу Министерства монтажных и специальных строительных работ и Министерства черной металлургии СССР в Челябинске для работников предприятий СССР проводились занятия в институте повышения квалификации инженеров. Результаты этих работ были обобщены в монографиях: Борцов Ю.А., Суворов Г.В. Методы исследования динамики сложных систем электропривода. – М.: Энергия, 1966. – 160 с. и Борцов Ю.А., Суворов Г.В. , Шестаков Ю.С. Экспериментальное определение параметров автоматизированных электроприводов. – Л.: Энергия, 1969. – 104 с. Позднее Ю.А. Борцов успешно продолжил начатые на кафедре электропривода ЧПИ работы уже будучи сначала профессором, а затем заведующим кафедрой систем автоматического управления Ленинградского электротехнического института (ныне Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета – ЛЭТИ). Созданная им теория адаптивных электромеханических систем получила признание не только в России, но и за рубежом. Такой факт: посетители авиасалонов, да и просто обыватели восхищаются тем, как истребители Сухого ловко выполняют фигуру высшего пилотажа «кобра». Но не все даже специалисты по электроприводу знают, что она стала возможна, когда на рулях этого самолета была установлена адаптивная система, теоретические основы которой были созданы Ю.А.Борцовым.
Бурное развитие силовой преобразовательной техники на базе новых полупроводниковых приборов начиная с 60-х годов прошлого века определили направление научных исследований группы специалистов кафедры в области силовой электроники под руководством доцента М.В. Гельмана по улучшению энергетических и по снижению массогабаритных показателей силовых преобразователей, разработке принципиально новых схем силовой электроники, оптимизации законов их управления, а также созданию комплекса измерительных приборов для проверки и измерения параметров силовых полупроводниковых элементов, которые неоднократно удостаивались высших наград ВДНХ. В частности были созданы испытатели силовых диодов, тиристоров и симисторов ИДТ-1 и ИДТ-2 (Дубовицкций Г.П., Худоносов Г.В.)
Выполнялись работы по созданию автономных инверторов повышенной частоты для гидроакустич устройств (Худоносов Г.В., Харасов Х.К., Зайлер В.Ф.). В период 1967 — 1980 гг. этим коллективом на основе разработанных и изготовленных им тиристорных регуляторов напряжения была осуществлена полная реконструкция систем автоматизации основного производства на Южно-Уральском заводе «Кристалл», в результате которой резко снизился брак и существенно повысилось качество выпускаемых кристаллов пьезокварца для радиоэлектронной промышленности СССР (Лохов С.П., Цыганкова Г.А., Кора Г.)
Были реконструированы также 6 клетей главных приводов стана холодной прокатки 1700 ЧМЗ. Гельманом М.В. опубликовано более 250 печатных работ, в том числе 22 учебно-методических пособия, получено 65 авторских свидетельств и патентов на изобретения. В частности, в 1975 г. издательством «Энергия» выпущена монография «Тиристорные регуляторы переменного напряжения» (авторы М.В.Гельман и С.П.Лохов). Под руководством М.В.Гельмана были защищены 10 кандидатских диссертаций.
Создание и совершенствование автоматизированных систем управления технологическими процессами потребовало разработки датчиков электрических и неэлектрических величин. В течение ряда лет научная группа сотрудников кафедры под руководством доцентов С.Д. Левинтова и А.М. Борисова проводила теоретические исследования, выполняла опытно-конструкторские разработки и внедряла в промышленность бесконтактные магнитоупругие измерители крутящего момента на вращающихся валах прокатных станов, бумагоделательных машинах, карьерных и шагающих экскаваторах, испытательных стендах различных транспортных средств и энергетических установках. Принцип действия этих датчиков основан на изменении магнитной проницаемости контролируемого участка вала при возникновении в нем механических напряжений от действующих нагрузок. Были разработаны теоретические основы датчиков этого класса и инженерная методика из проектирования. Простота конструкции, высокая надежность и способность работать в тяжелых условиях промышленной эксплуатации обеспечили возможность эффективного применения магнитоупругих датчиков в системах технологического контроля и автоматизации работы различных механизмов. С использованием разработанных датчиков были созданы эффективные системы регулирования крутящих моментов на валах автоматизированных электроприводов. Результаты этих научных работ успешно внедрялись на металлургических предприятиях страны, на карьерных и шагающих экскаваторах Уралмашзавода (г. Екатеринбург), на бумагоделательных агрегатах, выпускаемых Петрозаводским заводом «Тяжбуммаш». В этих работах принимали участие преподаватели, аспиранты и инженеры кафедры Л.Т.Волков, Ю.И.Добрынин, А.В.Иваночкин, В.А. Кислюк, В.С.Михайлов, В.А.Плачкова, М.В.Поздеева, А.П.Протасов, Г.Я.Пятибратов, О.Ф.Савинков, В.И.Стасяк, С.Б.Телешев, Г.Г.Толмачев, В.В.Шулдяков, О.П.Шурховецкий и др. Результаты исследований этой научной группы были отмечены почетным дипломом и бронзовой медалью ВДНХ. По данному научному направлению было защищено 17 кандидатских диссертаций, а в 1984 г. издательством «Энергоатомиздат» выпущена монография «Бесконтактные магнитоупругие датчики крутящего момента» (авторы С.Д.Левинтов и А.М.Борисов).
В период 1973 – 1978 гг. кафедрой ЭПА заведовал доцент, кандидат технических наук Геннадий Васильевич Суворов (1933 – 2007 гг.).
В этот период кафедра продолжала свои научные исследования в области металлургических электроприводов, датчиков технологических параметров и силовой электроники. Были разработаны технические средства частотного анализа с повышенной чувствительностью и расширенным частотным диапазоном «Вектор-2», «Вектор-2М», позволяющие определять частотные характеристики замкнутых систем регулирования непосредственно в ходе технологического процесса, а также приборы нового поколения, адаптированные к системам вентильного электропривода — многоканальные регистраторы параметров электроприводов в условиях их реальной промышленной эксплуатации.
С 1978 года кафедру возглавил Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Рафаиз Хазеевич Гафиятуллин (1929 – 2007 гг.).
В 1979 году при кафедре ЭПА; в результате совместного решения Министерства геологии СССР и Министерства высшего и среднего специального образования СССР, была создана отраслевая лаборатория электропривода и автоматизации производственных процессов. Научным руководителем лаборатории стал д.т.н. Р.Х.Гафиятуллин, ее заведующим — к.т.н. В.А. Дегтярев.
Целью создания лаборатории являлось создание и внедрение современного электропривода геологоразведочных буровых станков, теоретические и практические основы их построения, а также методика и практика, применение которых были разработаны этим творческим коллективом. Ядро лаборатории при ее организации составили: с.н.с. В.А. Дегтярев и М.Л.Юдкевич; инженеры В.М.Власов, Р.М.Рахматулин, А.Л.Фрейман; техники В.А. Летов и З.А.Марихина. В последующие годы лаборатория пополнилась выпускниками кафедры ЭПА. Это — Е.А.Киприянов, А.Г.Костылев, В.В.Шулдяков, А.П.Сивкова, Р.Г.Усманов, А.Ю.Дятлов, С.А.Чикулаев, В.Н. Поваров, В.А. Захаров и выпускник кафедры АиТ Д.С.Лукьянов. На разных этапах деятельности лаборатории непосредственное участие в разработках новых систем регулирования принимали преподаватели кафедры ЭПА: Л.И.Цытович, В.Г.Маурер, С.Д.Левинтов, Г.И.Драчев, Г.А.Цыганкова, А.М.Борисов, Л.А. Баев, кафедры ЭМА — доцент Н.Д.Монюшко; кафедры гидропривода: доценты, к.т.н. В.К.Темнов и Е.К.Спиридонов, кафедры САУ: доценты, к.т.н. Т.К.Подлинева, О.Я.Каретный и многие другие.
Основными научными направлениями работы лаборатории были разработка современного регулируемого электропривода буровых станков, создание средств контроля и управления процессом бурения и разработка силовых тиристорных преобразователей для источников электропитания ограниченной мощности. Коллектив лаборатории создал и внедрил в производство ряд регулируемых электроприводов геологоразведочных буровых станков на глубины бурения от 500 до 2000 метров. Кроме электроприводов буровых станков в лаборатории были созданы цифровые устройства контроля скорости бурения, положения колоны труб во время спуска и подъема, целостности кинематической цепи «двигатель — лебедка». Комплекс силовых регулируемых преобразователей «α – Star», разработанный Л.И.Цытовичем, Р.М.Рахматулиным, В.Г.Маурером, по своим тактико-техническим характеристикам до настоящего времени не имеют аналогов в мировой практике. За годы существования лаборатории по результатам исследований ее сотрудниками было опубликовано около 70 статей и получено 35 авторских свидетельств на изобретения.
При научном руководстве Р.Х.Гафиятуллина кафедра электропривода внесла значимый вклад в создание оборонной техники. Так, на базе СКБ «Ротор» в период с 1978 по 1990 rr. создана система управления зенитным вооружением танков, которая обеспечивает высокоточное поражение воздушных и наземных целей. Этой системой вооружен танк Т-80У. Она получила признание не только отечественных, но и зарубежных специалистов. Также разработан опытный образец системы управления основным вооружением боевой машины пехоты БМП-З, прошедшей государственные испытания. В результате исследований работников кафедры созданы электроприводы приборных комплексов и системы управления высокоточными следящими электроприводами на основе моментных двигателей.
Эти работы продолжаются и в настоящее время под научным руководством Ю.С.Усынина, который защитил докторскую диссертацию по оборонной тематике в МЭИ в 1994 г. Большой вклад в развитие электроприводов автономных транспортных объектов внесли В.Л.Кодкин, Н.Е.Лях, М.В. Гельман, Р.З.Хусаинов, Л.И. Цытович, В.Я. Боос и др.
Источники питания, разработанные под научным руководством проф. М.В. Гельмана и ответственными исполнителями С.П.Лоховым и Л.И.Цытовичем (каф. ЭПА), В.Я.Бооссом и Х.К.Харасовым (каф. СЭС), в настоящее время применяются в изделиях предприятий оборонной отрасли. По линии конверсии с СКБ «Ротор» кафедра выполняла работы по созданию тягового электропривода трамвая на базе вентильного реактивного двигателя (научный руководитель Р.Х.Гафиятуллин, отв. исполнители Ю.С.Усынин и М.В. Гельман). Разработан и испытан опытный образец привода мощностью 80 кВт, на который получен патент. Коллектив кафедры выполнил научные работы по грантам в области фундаментальных исследований по горному электрооборудованию, по электроэнергетике и электротехнике (научный руководитель Р.Х.Гафиятуллин, ответственные исполнители Ю.С.Усынин и М.В. Гельман). Для СКБ «Ротор» под руководством Р.Х.Гафиятуллина было подготовлено девять кандидатов и один доктор технических наук — В.Л.Кодкин, который в настоящее время работает профессором на кафедре ЭПА.
Наличие серьезного научного потенциала кафедры и значительное финансирование проводимых ею исследований со стороны различных предприятий позволило коллективу сосредоточить особое внимание на развитии лабораторной базы. В 1985 г. усилиями Р.Х.Гафиятуллина, О.И.Осипова, Ю.С.Усынина, Г.И.Драчева, С.М.Бутакова, В.П.Мацина и других сотрудников кафедры была произведена реконструкция лаборатории автоматизированного электропривода. По заключению научно-методической комиссии Минвуза Российской Федерации в 1992 г. данная лаборатория была признана лучшей среди аналогичных лабораторий других ВУЗов РФ.
Аналогичного признания в 1995 г. была удостоена и лаборатория теории автоматического управления Ее уникальность заключалась в том, что, применяемые здесь микропроцессорные средства и компьютерное оборудование, впервые позволяли решать такие учебно-методические задачи как автоматизацию активного эксперимента в частотной и временной областях, включая регистрацию и обработку результатов, цифровое моделирование элементов и устройств систем управления, цифро-аналоговое моделирование систем автоматического управления, оптимизацию процессов управления, частотных методов идентификации элементов, устройств и систем управления в целом.
В 1980 г. с открытием специализации выпускников по робототехнике началось создание лаборатории по системам программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами. К 1985 г. была создана уникальная лаборатория, постоянно обновляемая по мере развития элементной базы и средств управления. В 1992 г. научно-методическая комиссия Минвуза отмеила лабораторию как одну из лучших в России. Лаборатория создавалась под руководством и при непосредственном участии доцентов А.М.Борисова, Н.М.Ляха, Р.З.Хусаинова.
Уникальность создаваемых на кафедре ЭПА лабораторных стендов всегда заключалась не только в современных технических решениях и элементной базе, но также и в том, что в основе их идеологии лежит многофункциональность, позволяющая использовать данное оборудование не только в учебном процессе, но и для научных исследований.
Реконструкция лабораторной базы сопровождалась созданием новых учебно-методических пособий, в создании которых принимал участие весь коллектив кафедры.
Разнообразная взаимодополняющая научная тематика исследований и современная лабораторная база кафедры ЭПА позволили создать эффективную систему подготовки специалистов высшей квалификации: под руководством профессора Р.Х. Гафиятуллина — 38 кандидатов и три доктора технических наук, под руководством доцента С.Д. Левинтова было подготовлено 16 кандидатов технических наук, под руководством доцента М.В. Гельмана — 10 кандидатов технических наук, Ю.С.Усынина – 5 кандидатов технических наук, Л.И.Цытовича – 4 кандидата технических наук. Только за период с 1994 по 2000 год сотрудниками кафедры, было защищено пять докторских диссертаций (О.И. Осипов, Ю.С. Усынин, Л.И. Цытович, В.Л. Кодкин, С.П. Лохов).
За 46 лет своего существования кафедра ЭПА Южно-Уральского государственного университета выпустила более 3200 инженеров и подготовила 73 кандидата технических наук. Ряд кандидатов технических наук, подготовленных на кафедре ЭПА, влились в научные коллективы других кафедр энергетического факультета ЮУрГУ (Л.Т.Волков, В.Я.Боосс, Х.К.Харасов, Г.П. Дубовицкий, Г.В. Худоносов, В.И. Стасяк и др.). Сотрудниками кафедры издано 18 монографий, опубликовано более 1000 научных трудов, получено более пятисот авторских свидетельств на изобретения и патентов. В настоящее время на кафедре ЭПА ЮУрГУ работают шесть профессоров, 4 доктора технических наук и 12 доцентов, кандидатов технических наук. Ежегодно в очную аспирантуру при кафедре ЭПА принимается 2 – 3 человека. При этом защита кандидатских диссертаций производится в установленные сроки. В 2006 г. с грифом Минвуза вышло в свет учебное пособие «Электротехника» в трех томах под редакцией член-корреспондента РАН П.А.Бутырина, докторов технических наук Р.Х.Гафиятуллина и А.Л.Шестакова, в создании которого принимали участие также Ю.С.Усынин, М.В.Гельман, О.И.Осипов, Р.Х.Хусаинов.
С 2003 года заведующим кафедрой ЭПА являлся доктор технических наук, профессор Леонид Игнатьевич Цытович, защитивший докторскую диссертацию в 1996 г. в Уфимском государственном авиационном техническом университете по специальности 05.13.05 – «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления». По заключению ВАК РФ данная диссертационная работа, выполненная на базе кафедры ЭПА ЮУрГУ, была признана лучшей среди диссертационных работ по данной специальности.
Под руководством доктора технических наук, профессора Ю.С.Усынина ведутся исследования в области вентильных реактивных электродвигателей и теории систем управления электроприводами постоянного и переменного тока.
Профессор Кодкин В.Л. работает в направлении создания автономных транспортных объектов на базе частотно-регулируемых электроприводов.
Под руководством О.Г. Брылиной ведутся научные работы в области дискретно регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока, силовых вентильных преобразователей для объектов с энергосистемами ограниченной мощности, многозонных интегрирующих систем управления группами электроприводов, датчиков технологических параметров. Здесь за период 1996 – 2008 гг. разработками оснащены 120 электроприводов Магнитогорского металлургического комбината и 98 систем управления электроприводами переменного тока основного производства на Челябинском трубопрокатном заводе в цехах №2 и №6.
В шлакоплавильном цехе ЧТПЗ впервые в мировой практике действует система управления группой электроприводов с самодиагностированием и автоматическим резервированием каналов регулирования. Дискретно-регулируемые электроприводы внедрены также на ряде объектов водоснабжения ЖКХ г. Челябинска.
Кафедра АЭП стала законодателем в области учебно-лабораторных стендов по электронике, системам управления электроприводами и программируемым контроллерам.
Разработано 5 лабораторных стендов на базе современного оборудования по программируемым контроллерам, микропроцессорам и системам цифровой передачи данных (А.М.Борисов, Р.З.Хусаинов, А.С.Нестеров), которыми оснащена лаборатория «Микроконтроллеры и автоматизация». Под руководством Ю.С.Усынина создано 7 новых лабораторных стендов по автоматизированному электроприводу постоянного и переменного тока с применением информационной и силовой электроники зарубежных фирм. (Г.И.Драчев, С.М. Бутаков, М.А.Григорьев, К.М.Виноградов и др.) В рамках Национального Проекта полностью реконструирована лаборатория физических основ электроники и преобразовательной техники, где под руководством М.В.Гельмана разработано 16 лабораторных стендов с применением современных достижений в области электроники (М.М.Дудкин, Н.М. Сапрунова, О.Г.Брылина и др.). Все перечисленное и созданное на кафедре АЭП лабораторное оборудование имеет методическое обеспечение, серийно выпускается на производственной базе «Росучприбора», поставляется в различные ВУЗы РФ и стран СНГ и неоднократно удостаивалось наград различного достоинства на российских и зарубежных выставках.
C 2016 года заведующим кафедрой являлся кандидат технических наук, доцент Александр Николаевич Шишков. В этот период университет вошел в программу повышения конкурентоспособности «5-100», а кафедра добилась серьезных успехов в части публикации научных результатов в журналах, индексируемых международными системами Scopus и Web of Sciense. В это же время начинается подготовка студентов уровня магистратуры по англоязычной программе “electrical engineering”. В рамках данной программы было подготовлено более 30 магистров из Китайской Народной Республики.
25.10.2021 решением Ученого совета Южно-Уральского государственного университета кафедра “Автоматизированный электропривод” была реорганизована в кафедру “Электропривод и мехатроника” (ЭПМ). В это время расширился перечень образовательных программ, реализуемых на кафедре. В частности, были добавлены образовательные программы по интеллектуальной робототехнике и промышленной автоматизации. За счет усиления кадрового состава начал реализовываться проект НИОКР в рамках Постановления 218 “Разработка и постановка на высокотехнологическое производство комплектных транзисторных устройств на базе многоуровневых преобразователей частоты широкой номенклатуры с улучшенными энергетическими и надежностными показателями” (проект выполняется совместно с ООО НТЦ “Приводная техника” г. Челябинск).
Развитие силовой полупроводниковой техники и информационных систем управления требует новых подходов к разработке электромеханических преобразователей (электрических машин). В связи с этим решением ученого совета от 27.05.2022 г. кафедра ЭПМ была реорганизована в кафедру “Электропривод, мехатроника и электромеханика”.