Academic literature on the topic 'Аналіз електромеханічних процесів'

Розглядаються методи використання нечіткої логіки для вирішення задач керування електромеханічними системами. Як засіб для підвищення якості функціонування автоматизованих електромеханічних систем використовується один з сучасних принципів автоматичного управління - адаптивне управління, що реалізується за допомогою інтелектуальних технологій формування адаптивних алгоритмів регулювання та управління, а саме технологій нечіткого управління (Fuzzy-control). Побудовано дві моделі систем управління: класична двоконтурна система стабілізації швидкості обертання двигун постійного струму - керований випрямляч з пропорційно-інтегральним регулятором і система стабілізації системи двигун постійного струму-керований випрямляч на основі нечіткого регулятора швидкості. Моделювання систем стабілізації і подальший аналіз перехідних процесів здійснювався за допомогою середовища моделювання Matlab Simulink. Після проведення необхідних математичних розрахунків і вибору найбільш оптимальних передавальних функцій, для кожного елемента була розроблена повна функціональна схема класичної двухконтурной системи стабілізації швидкості досліджуваної системи двигун постійного струму – керований випрямляч. Проводиться порівняльний аналіз основних показників якості перехідного процесу для класичної і нечіткої систем управління з метою виявлення переваг і недоліків останньої. Досліджуються дві системи керування: класична двоконтурна система стабілізації швидкості обертання з пропорційно-інтегральним регулятором і система стабілізації на основі нечіткого регулятора швидкості. Моделювання систем стабілізації і подальший аналіз перехідних процесів здійснюється у середовищі моделювання Matlab Simulink з використанням блоку інтелектуального керування Fuzzy Control Toolbox.

Серед багатьох режимів гальмування асинхронної машини (АМ) за участю електромеханічних процесів в ній особливе місце займає такий, коли живлення АМ від стороннього джерела відсутнє. Динаміка гальмівного процесу при короткому замиканні статорних обмоток є дуже складною. Це пов’язано зі складними електромеханічними процесами, а також не лінійністю математичної моделі самої машини У статті розглянуто динаміку «магнітного» гальмування асинхронної машини. Основна увага направлена на аналітичний пошук меж існування процесу у просторі «швидкість ротора – гальмівний момент» при різних початкових умовах, хоч і з певним наближенням до реальних результатів.У випадку «магнітного» гальмування (МГ) статорні кола короткозамкнені, і в них може протікати як змінна за величиною складова постійного струму від попереднього режиму (до короткого замикання), так і змінна за величиною і частотою складова від трансформаторного зв’язку з роторними обмотками. Представлено математичний опис магнітного гальмування. Цифровим моделюванням отримані сімейство динамічних характеристик (фазових портретів) МГ при різних початкових умовах, та перехідні процеси МГ при цих же умовах Аналіз результатів показує відмінність квазістатичних і динамічних характеристик в межах 18-20%, що можна вважати задовільним для наближених розрахунків.Проведено порівняння розробленого підходу з реальними характеристикам, показано що підхід дозволяє наближено розрахувати показники динамічних механічних характеристик АМ при магнітному гальмуванні. Отримані залежності максимального значення гальмівного монета від відносної початкової швидкості і початкового струму статора. Виявлено, що вплив на максимальне значення гальмівного моменту від трансформаторного зв’язку сильніше ніж від струму, індукованого нерухомим магнітним потоком.

Вступ. Сучасні тренди офшорної індустрії максимально сконцентровані на постійному підвищенні контролю небезпечних ситуацій, які можуть виникнути під час будь-яких операцій, та зведення аварійності, наслідків аварій до мінімуму у разі їх виникнення. За минулі 15 років вдалося значно зменшити аварійність на суднах офшорного типу за допомогою постійного вдосконалення системи дина- мічного позиціонування (ДП), яка дозволила в автоматичному режимі утриму- вати судно в заданій точці протягом довгого часу, та здійснювати різні типи операцій на критично малій відстані до небезпечних нафтогазових комплексів, розташованих у відкритому морі. Точність утримання позиції офшорного судна досягається за допомогою глобальних та локальних систем опорного позиціону- вання відносно рухомих та нерухомих об’єктів. Статистичні дані за 2020 рік показали, що найбільш привабливою за відношенням «ціна-якість» є локальна сис- тема опорного позиціонування, яка працює на лазерно-оптичному принципі, але користування такою системою також не гарантує безаварійності, вчасності, якщо оператор ДП судна не має великого досвіду використання таких систем та не знає, звідки та за яких умов може виникнути небезпека втрати позиції та зіткнення з об’єктом позиціонування. За період між 2010 та 2020 роком 32% аварій та небезпечних ситуацій відбулося саме через помилки операторів під час роботи з лазерно-оптичною системою опорного позиціонування (ЛОСОП). Мета. Метою дослідження є виявлення небезпечних дій управління екіпажу офшорного судна, які можуть привести до аварійної ситуації під час використання лазер- но-оптичної системи опорного позиціонування, за допомогою сучасного методу теоретичного аналізу системних процесів (ТАСП). Результати. У роботі запро- поновано метод аналізу безпеки використання ЛОСОП, що працює на принципі відбиття лазерного проміння від рефлектора. За допомогою ТАСП було проведе- но оцінку структури організації управління, змодельоване функціональну струк- туру управління системою, виявлені вимоги й обмеження безпеки на системному рівні, розглянуто причинні сценарії для детального визначення небезпечних дій, проведено аналіз виявлених небезпечних дії. Висновки. Особливість запропонова- ного методу ТАСП полягає в тому, що, на відміну від традиційних методів, ТАСП розглядає безпеку як проблему управління, а не проблему відмови компонентів, ведеться ідентифікування та усування не лише збоїв компонентів, які можуть призвести до небезпеки, але й недоліків у дизайні системи, які є чинними мето- дами на основі відмов. Також ТАСП включає в аналіз як людських операторів системи, так і програмні компоненти, як звертаючись змістовно, так і надаючи більше значення їхній поведінці щодо електромеханічних компонентів системи.

Синхронні явнополюсні генератори знаходять широке застосування в складі вітро- та гідроелектричних установок малої потужності. На сьогодні набуває актуальності задача застосування потужних автономних вітроелектричних установок з синхронними генераторами для накопичення частини генерованої ними енергії на гідроакумулювальних електростанціях. Розроблення раціональних схемо-технічних рішень реалізації даної технології для багатоагрегатних вітроелектростанцій потребує аналізу навантажувальних режимів роботи всіх складових в широкому діапазоні робочих швидкостей вітру і частоти обертання. Ефективне моделювання та проведення розрахункових досліджень перебігу електромеханічних процесів в даних системах може бути реалізовано шляхом застосування заступних електричних схем генераторів та двигунів, проте для явнополюсного синхронного генератора неможливо побудувати точну заступну електричну схему для електрорушійної сили обмотки якоря. В рамках цього дослідження розроблено наближену заступну електричну схему фази явнополюсного синхронного генератора та виконано оцінку можливих похибок результатів розрахунку параметрів навантажувального режиму схеми за різних значень частоти обертання ротора. Схема базується на послідовному ввімкненні активного опору обмотки якоря та індуктивних опорів розсіювання і поперекової реакції якоря, а також індуктивного опору, зумовленого сумісною дією поперекової та повздовжньої реакцій якоря. Очікувані похибки визначення розрахункових параметрів напруги споживачів автономної системи електроживлення на основі вітро- та гідроелектричних установок з синхронними явнополюсними генераторами за використання розробленої заступної електричної схеми не перевищують 2,5% по модулю та 1,5 електричних градусів по фазі для довільного значення частоти обертання ротора генератора в діапазоні 0,6...1,2 номінального значення. Застосування розробленої заступної електричної схеми явнополюсного синхронного генератора надає можливості проведення автоматизованих багатоваріантних розрахункових досліджень електромеханічних перехідних процесів в системах електроживлення на основі вітро- та гідроелектричних установок з урахуванням пульсацій швидкості вітру, зміни витрат та напорів води, зміни навантаження. Бібл. 24, табл. 3, рис. 3.

Енергетичне обладнання малих гідроелектростанцій, а саме гідротурбіни, повинно надійно працювати в умовах тривалої експлуатації, мати високий ККД та мати змогу упродовж більшого періоду життєвого циклу підтримувати високу сталу потужність. В результаті тривалого вдосконалення конструкцій створено ряд типів гідротурбін, які найкращим чином відповідають зазначеним вимогам. Проте залишаються недостатньо дослідженими робочі процеси гідротурбін з урахуванням можливих природних та технічних впливів. Також достатньо складно врахувати раптову зміну швидкості річкового потоку, наявність вихорів на виході з турбіни та ін. У цій роботі досліджено можливості застосування сучасного програмного забезпечення для моделювання робочих режимів і енергетичних характеристик малих гідроелектростанцій з використанням експериментальних і довідникових даних. Існують різні види характеристик гідромашин, які отримані при проведені досліджень у лабораторних умовах та відображають у графічному вигляді залежність одних робочих параметрів від інших. Найбільше розповсюдження у гідроенергетиці отримали приведені універсальні характеристики, які будуються для одиничних значень визначених величин: D=1м та H=1м. Моделювання нестаціонарних електромеханічних процесів гідроенергетичного агрегату ґрунтується на рішенні диференційного рівняння руху складових частин з використанням механічних характеристик турбіни, генератора і електричного навантаження. Використання сукупності нелінійних характеристик у процесі вирішення диференційного рівняння руху вимагає їх уявлення безперервною поверхнею, яка може бути ефективно реалізовано за допомогою тривимірних 3D графіків та апроксимуючих сплайн-функцій що входять до пакету прикладних програм для числового аналізу Matlab. У статті наведено приклад коду та опис головних команд, які дають змогу будувати та аналізувати різні гідромеханічні та енергетичні характеристики агрегатів для проведення досліджень робочих режимів малих гідроелектростанцій. Знаходження кількісних значень кривих, які утворюються на перетині двох поверхонь, дає змогу дослідити та обґрунтувати закони управління гідроенергетичними турбінами з урахуванням природних особливостей річкового потоку, що було неможливо здійснити досі. Бібл. 14, рис. 9.

Правила IМО по перевезенню зерна вимагають дотримання мінімального рівня прийнятної остійності для перевезення зерна, визначеного кутом крену внаслідок умовного зсуву зерна, залишкової відновлювальної енергії, після такого передбачуваного зсуву зерна, й початкової метацентричної висоти. Сучасні навантажувальні комплекси для перевалки зернових культур мають високу продуктивність, що зобов'язує здійснювати постійний контроль положення судна, у тому числі вносити корективи в довжину й натяг швартовних канатів. Поряд зі швартовними лебідками, брашпилями й шпилями в цьому процесі беруть участь і динамічні швартовні кнехти. Аналіз швартовних обладнань показав, що найбільш ефективним для корекції положення судна є застосування керованих кнехтів у комплексі з автоматичним лебідками. Однак, досвід застосування керованих кнехтів відомих конструкцій, свідчить, що в їхніх конструкціях закладені рішення, що у значній мірі обмежують можливості використання при положенні судна, яке швидко змінюється, чи в складних кліматичних умовах. Пропонована конструкція відрізняється тим, що тумби мають електромеханічні стопори з датчиками зусилля, пальці встановлені на осях обертання тумб і з'єднані з валами п'єзоелектричних двигунів, які жорстко приєднані до основи, і разом зі стопором з'єднані із блоком керування. Таким чином, розроблене обладнання забезпечить: розширення діапазону експлуатаційних режимів застосування швартовних кнехтів завдяки застосуванню п'єзоелектричних двигунів; спрощення конструктивного виконання; відсутність необхідності компенсації впливу кліматичних факторів на елементи кнехта; відсутність загрози забруднення навколишнього середовища вуглеводневими робочими речовинами; підвищення ремонтопридатності за рахунок обрання модульної конструкції. Використання розробленого обладнання дозволить оперативно підтримувати безпеку положенням судна при вантажних операціях

На сьогодні значно зростає потреба людей у швидких та ефективних реабілітаційних процесах. Людям з обмеженими функціональними можливостями необхідні сенсорні пристрої, які застосовують для реабілітації з метою покращення здоров’я людини та її повернення до належного рівня життя. Сенсорні пристрої використовують для системи моніторингу здоров’я людей, які поділяють на портативні та переносні. Адже реабілітаційного лікування потребують пацієнти різної вікової категорії із серцево-легеневою патологією, неврологічними розладами, ортопедичними порушеннями тощо. У статті висвітлено електромеханічні, електричні, оптичні та теплові сенсори, перетворювачі акустичних сигналів або сенсори, чутливі до маси, сенсорні датчики та їх застосування на різних етапах реабілітації. Мета дослідження – проаналізувати сучасну вітчизняну та зарубіжну літератури щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині. Матеріали і методи. У дослідженні застосовано бібліосистематичний та аналітичний методи в наступних електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar. Під час пошуку статті проаналізовано анотації. Критеріями включення були такі: 1 – фізична та медична реабілітація і/або допоміжна система, яка підтримується сенсорами і комп’ютером, 2 – системи, розроблені для організму людини, і 3 – документи, написані англійською мовою. Якщо очікуваний критерій було знайдено, повний текст переглядали. Результати досліджень та їх обговорення. Під час виконання дослідження провели систематичний огляд та аналіз останніх публікацій, в основному зарубіжної наукової медичної, біологічної та технічної літератури щодо видів, принципів роботи, розробки та можливостей застосування сенсорів у реабілітаційній медицині. Сенсорні технології продовжують всебічно розвиватися і пропонують зручні можливості у використанні для поліпшення функціонального стану здоров’я. Широкий спектр досліджень, включених і відображених у цьому огляді, включав різні типи сенсорів. На сьогодні пристрої, що використовують для моніторингу фізичної активності, розділяють на сенсори, які вимірюють такі біологічні показники, як тиск, частоту серцевих скорочень, частоту дихання – пульсометр, тонометр, спірометр, та датчики руху – педометри, акселерометри, трекери активності. Деякими з найчастіших у використанні сенсорів у реабілітації є електроміографія, гальванічна реакція шкіри, електрокардіографія, електроенцефалографія та сенсорні датчики і системи, які контролюють рухову і фізіологічну активність людини. У статті для прикладів розглянуто: 1 – типовий алгоритм роботи пристроїв для моніторингу функціонального стану здоров’я людини, 2 – діагностичний прилад ALLADIN з сенсорами, який включає дев’ять компонентів. В електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar не знайдено жодної роботи, раніше опублікованої, де б автори узагальнювали поєднання сенсорів із апаратними засобами, робототехнічними, комп’ютерними, системами для реабілітації пацієнтів різних вікових категорій. Висновки. При аналізі сучасної вітчизняної та зарубіжної літератур щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині вивчено й описано розвиток і застосування сенсорних приладів у фізичній та медичній реабілітації. В усіх публікаціях вказується, що сенсорні датчики прикріплюються до пристроїв, які дають змогу вимірювати функціональні показники стану здоров’я людини. Тому сенсорні технології у реабілітаційній медицині продовжують всебічно розвиватися і часто застововуються для діагностики, оцінки стану здоров’я людини та її реабілітації.