Academic literature on the topic 'Асинхронний алгоритм'

Стрічкові конвеєри є найбільш поширеним типом транспортуючих машин безперервної дії в усіх галузях промисловості. Вони, як правило, є не тільки невід’ємною частиною технологічного процесу, а й визначають його темп, ритмічність, істотно впливають на організацію всього виробництва. На підприємствах гірничо-металургійного комплексу стрічкові конвеєри становлять близько 90 % від загальної кількості, тому питання контролю та діагностики стану обладнання конвеєра у режимі реального часу є досить актуальним завданням. Найбільш перспективним у цьому плані є створення системи контролю технічного стану обладнання конвеєра з візуалізацією основних параметрів на базі сучасних рішень таких компаній, як Schneider Electric або Siemens, що забезпечують контроль і моніторинг усіх параметрів та дають змогу операторові відстежувати всі зміни в стані обладнання конвеєра. В статті запропоновано один із варіантів створення такої системи. Оскільки основними складовими конвеєрного обладнання є асинхронний двигун та ролики, саме контроль їх технічного стану стає на перший план. З цією метою використовують методи вібродіагностики, виміру шуму та тепловізорні, а SCADA-система дозволить їх об’єднувати та візуально відтворювати. Основою роботи такої системи є діагностичні моделі основних механізмів, які у загальному варіанті складені з п’яти рівнів: основні вузли і деталі, які найбільш уразливі і піддалися діагностиці; основні структурні параметри, що визначають надійність; характерні поламки і дефекти вузлів; характерні зміни діагностичних сигналів та діагностичні ознаки і методи діагностування. Зазначено алгоритм діагностування стану конвеєра, який відображає всі основні етапи діагностики: введення технічних умов обладнання та поступове опитування датчиків для виявлення відхилень від заданих параметрів дозволяє реалізувати систему візуалізації у режимі реального часу для контролю і моніторингу основних параметрів технічного стану конвеєра.

Рассматривается вопрос комплексного принципа управления силовыми тиристорными регуляторами мощности автоклавных установок по производству полимерно-композитного материала. Для повышения уровня энергосбережения в асинхронных двигателях оборудования автоклава предлагается оригинальный алгоритм коммутации тиристорных ключей типового регулятора мощности на основе дополнительного использования системы импульсно-фазового управления, существенно снижающeй токовую перегрузку. Для оценки эффективности предложенного алгоритма был определен уровень дополнительных потерь электроэнергии в асинхронных двигателях на основе сравнительного анализа повышенных значений его фазных токов во время переходного процесса. Разработанная имитационная модель автоматизированной системы управления автоклавом показала возможности данного алгоритма обеспечить требуемое демпфирование нежелательных переходных процессов в асинхронных двигателях, вызванных параллельной работой мощных термоэлектрических нагревателей и, как следствие, снижение дополнительных потерь электроэнергии. Разработанный алгоритм управления типового регулятора мощности автоклава позволяет обеспечить повышение уровня энергосбережения при постоянном контроле и корректировке гармонического состава напряжения электрооборудования установки. На основании результатов проведенного имитационного моделирования определены значения снижения среднецикловых дополнительных потерь электроэнергии в асинхронном двигателе вентилятора автоклава при поддержании требуемого уровня электромагнитной совместимости силового оборудования The article discusses the issue of the complex principle of thyristor power control of autoclave units for the production of polymer-composite material. To increase the level of energy saving in asynchronous motors of the autoclave equipment, we offer an original algorithm for switching thyristor keys of a typical power regulator based on the additional use of a pulse-phase control system that significantly reduces current overload. To evaluate the efficiency of the proposed algorithm, we determined the level of additional power losses in asynchronous motors based on a comparative analysis of the increased values of its phase currents during the transition process. The developed simulation model of the automated autoclave control system showed the capabilities of this algorithm to provide the required damping of undesirable transients in asynchronous motors caused by the parallel operation of powerful thermoelectric heaters and, as a result, reducing additional power losses. The developed control algorithm of a typical autoclave power regulator allows us to ensure an increase in the level of energy saving with constant monitoring and correction of the harmonic composition of the voltage of the electrical equipment of the plant. Based on results of simulated simulation, we determined values of reduction of average cycle additional losses of electric power in asynchronous motor of autoclave fan while maintaining required level of electromagnetic compatibility of power equipment

Значительный объем морских перевозок наливных грузов создал проблему переноса опасных и патогенных водных организмов с судовым водяным балластом. В настоящее время для ее решения применяются различные технологические операции. Наиболее распространенной является процедура замены балласта. Дополнительно, для повышения эффективности данной операции танкеры стали оборудоваться системами промывки балластных танков. Для разработки системы автоматического управления такой системой необходимо соответствующее алгоритмическое обеспечение. В работе представлен алгоритм управления процессом промывки танка изолированного балласта, являющегося частью алгоритма управления балластными операциями. Он предусматривает подготовительные процедуры, синхронный и асинхронный режим работы промывочных сопел, процедуры окончания промывки. При синхронном режиме все сопла работают одновременно, независимо от уровня жидкости. При асинхронном режиме группы промывочных сопел включаются и отключаются в зависимости от уровня в балластном танке. Рассматриваемый алгоритм может быть использован при разработке программного обеспечения системы управления балластной системой танкера. A significant volume of sea transportation of liquid cargoes has created the problem of transferring dangerous and pathogenic aquatic organisms with ship's ballast water. Currently, various technological operations are used to solve it. The most common is the ballast replacement procedure. Additionally, to increase the efficiency of this operation, tankers are equipped with ballast tank flushing systems. To develop an automatic control system for these systems, appropriate algorithmic support is needed. The paper presents an algorithm for controlling the process of washing an isolated ballast tank flushing, which is part of the ballast operations control algorithm. It provides for preparatory procedures, synchronous and asynchronous operation of the flushing nozzles, and flushing finish procedures. In synchronous mode, all nozzles work simultaneously, regardless of the liquid level. In asynchronous mode, groups of flushing nozzles are switched on and off depending on the level in the ballast tank. The algorithm under consideration can be used in the development of software for the control system of the tanker ballast system.

Існує ряд установок і технологічних процесів, рух в яких здійснюється за рахунок зовнішнього джерела енергії, а електрична машина, не будучи основним джерелом руху, постійно або періодично перебуває в режимі генераторного електричного гальмування для забезпечення потрібних характеристики робочого процесу. Завдання даного дослідження полягає в розширенні функціональних можливостей генератора і двигуна в режимі електричного гальмування. Поставлена задача вирішується за рахунок регулювання координат електричної машини в генераторному режимі. Особливістю запропонованого способу управління є те, що одна або кілька координат генератора або двигуна в режимі електричного гальмування примусово задаються зовнішнім джерелом енергії, а метою узгодженого регулювання інших координат електричної машини є забезпечення заданого закону перетворення механічної енергії в електричну або алгоритму руху виконавчого органу робочої машини. У статті наведено приклад синтезу алгоритму управління регульованим електроприводом на основі принципу узгодженого регулювання координат. У прикладі розглядається обернений режим роботи насосної установки гідроакумулюючої електростанції. За критерієм незмінності потужності генерації в умовах зміни рівня рідини синтезований алгоритм частотного управління асинхронної машиною, який реалізується шляхом регулювання розрахункової швидкості холостого ходу двигуна, ротор якого обертається зовнішнім джерелом руху зі швидкістю, яка в загальному випадку може змінюватися за довільним законом. Завданням алгоритму управління є підтримка постійної потужності генерації енергії, незалежно від фактичної швидкості обертання ротора. Поєднання функцій генератора і електродвигуна в єдиному функціональному комплексі забезпечує енергозбереження та поліпшення якісних характеристики технологічних процесів і установок з регульованими електромеханічними системами. Бібл. 9, рис. 6.

В работе описаны модель и алгоритм оценки остаточного ресурса электромеханического оборудования. В качестве объекта контроля использовался асинхронный привод с зубчатой передачей. Оценка остаточного ресурса проводилась на основе комплексного анализа данных вибрации (с зубчатой передачи) и потребляемого тока асинхронным двигателем. В качестве диагностических параметров выделены виброскорость, виброускорение и ток в фазах обмотки статора приводного электродвигателя. Из выделенных диагностических параметров вычисляются коэффициенты дискретного вейвлет-преобразования (с применением материнского вейвлета Добеши, 8 уровней разложения). После чего выделяются диагностические признаки: среднеквадратические и пиковые (максимальные) значения каждого из вейвлет-коэффициентов и всего сигнала (общий уровень) по каждому диагностическому параметру. В работе приведена разработка и апробация модели и алгоритма оценки остаточного ресурса на основе анализа наиболее чувствительных диагностических признаков к возникновению и развитию неисправностей. В лабораторных условиях получены данные по изменению выделенных диагностических признаков в условиях отсутствия смазки в зубчатом редукторе. В работе показана возможность повышения эффективности оценки остаточного ресурса электромеханического оборудования путем использования комплексного анализа тока и вибрации. Особенностью предлагаемых модели и алгоритма является возможность проводить оценку в условиях изменяющихся режимов работы и внешних нагрузок, что наиболее актуально для оборудования железнодорожного транспорта. Таким образом, на лабораторном стенде получены результаты оценки остаточного ресурса с достоверностью до 96%. The paper describes a model and an algorithm for assessing the residual life of electromechanical equipment. An asynchronous gear drive was used as a control object. The residual life assessment was carried out on the basis of a comprehensive analysis of vibration data (from a gear drive) and the current consumed by an induction motor. Vibration velocity, vibration acceleration and current in the phases of the stator winding of the drive electric motor are distinguished as diagnostic signs. From the selected diagnostic features, the coefficients of the discrete wavelet transform are calculated (using the mother Daubechies wavelet, 8 decomposition levels). After that, diagnostic features are identified: RMS and Peak (maximum) values ​​of each of the wavelet coefficients and the entire signal (general level) for each diagnostic feature. The paper presents the development and testing of a model and an algorithm for assessing the residual resource based on the analysis of the most sensitive diagnostic signs to the occurrence and development of faults. In laboratory conditions, data were obtained on the change in the identified diagnostic signs in the absence of lubrication in the gear reducer. The paper shows the possibility of increasing the efficiency of assessing the residual life of electromechanical equipment by using a comprehensive analysis of current and vibration. A feature of the proposed model and algorithm is the ability to conduct an assessment under conditions of changing operating modes and external loads, which is most important for railway equipment. Thus, on the laboratory bench, the results of the residual life assessment were obtained with a reliability of up to 96%.

Враховуючи досить широку сферу застосування асинхронних двигунів та складні умови їх експлуатації з постійно зростаючою ціною відмови, стрімко зростають і вимоги до їх надійності, своєчасного визначення стану та часу безвідмовної роботи, що забезпечує надійну і непереривну роботу асинхронних двигунів. Для підвищення рівня надійності та непереривної роботи асинхронних електродвигунів необхідно проводити удосконалення вже існуючих та розробку нових методів їх діагностування, що відбувається шляхом проведення досліджень процесів при різних дефектах двигунів з використанням сучасних засобів, зокрема імітаційного моделювання, за допомогою котрого є можливість побудови моделі, що описують процеси так, як вони проходили б у дійсностіУ роботі проведено аналіз принципу запропонованої імітаційної моделі асинхронного електродвигуна та проведено порівняння одержаних результатів моделювання з розрахунковими даними за класичною методикою, яка приведена в роботі.Максимальна похибка при порівнянні параметрів знаходиться у межах 0,045–6,365 %, що підтверджує адекватність моделі та великий рівень точності імітаційної моделі для якої були проведені розрахунку. Крім того, модель що розглядається у роботі, дає можливість створювати несиметричне обертове поле статора для проведення подальших досліджень пошкоджень обмотки при міжвиткових замиканнях, що є дуже актуальним питанням при визначенні технічного стану двигуна.У використовуваній досліджуваній математичній моделі асинхронного двигуна передбачений алгоритм врахування зміни взаємної індуктивності обмоток від зміни комплексного опору однієї або декількох обмоток, таке удосконалення моделі дозволить суттєво збільшити уяву про динамічні процеси, які реально відбуваються у двигуні з несиметричними обмотками, а також забезпечити подальший розвиток проведення діагностичних заходів з виявленням ступеню пошкодження обмотки статору. Для проведення досліджень з більш широким колом можливих дефектів, що впливають на режими роботи двигунів слід використовувати математичну модель асинхронного двигуна з можливостю створення несиметричного обертаючогополя виконану в «загальмованих координатах»з врахуванням втрат в сталі та механічних втрат.

У статті на основі характеристик деяких вітрових зон України [1] та швидкості вітру, яка застосовується при проєктуванні в Україні й за кордоном, проведено порівняння основних параметрів вітроустановок різних конструкцій, які мають найбільше застосування. Для цього за певним алгоритмом [2–7] був розрахований ряд синхронних генераторів потужністю від 600 до 3600 кВт з урахуванням потужності машин, які випускаються ТОВ «Завод крупних електричних машин» (м. Каховка, Україна). Показана також конструкція генераторів цього заводу після заміни в них асинхронних двигунів на синхронні двигуни зі збудженням від постійних магнітів. Визначено перспективність використання постійних магнітів в системах збудження синхронних генераторів. Відзначено, що при такому підході до створення синхронних електрогенераторів для вітроустановок потрібне обов'язкове застосування мультиплікаторів для забезпечення частоти обертання, яка відповідає частоті обертання вихідного двигуна. Другою умовою є відповідність індукції в робочому зазорі не нижче 0,7–0,8 Тл. Для цього необхідне використання магнітів типу NdFeB, що відрізняються високою питомою енергією та дають змогу спростити конструкцію, усунути втрати на збудження, які притаманні генераторам з електромагнітним збудженням, підвищити ККД і надійність генераторів. Застосування мультиплікаторів вимагає їх обов'язкового регулярного обслуговування і знижує надійність електроагрегату. У зв'язку з цим була розглянута оригінальна конструкція безредукторного генератора зі збудженням від постійних магнітів. Особливість цієї конструкції генератора полягає у відсутності ярма статора та мультиплікатора, а також корпусу генератора. Корпусом генератора є шихтований пакет статора, і в цілому генератор являє собою модуль у складі головки вітроустановки, що дозволяє істотно зменшити його масу. В статті обґрунтовано доцільність застосування безкорпусної модульної конструкції вітроустановки зі збудженням від постійних магнітів без мультиплікатора та проведено порівняння параметрів вітроустановок зазначених конструкцій. Бібл. 9, табл. 4, рис. 3.

The ways to reduce losses of electrical energy in power supply systems of industrial enterprises containing powerful semiconductor converters and asynchronous motors are considered. The source of additional electric power losses related to subharmonic nature of voltage fluctuations from operation of converters using the principle of frequency-pulse control is determined. The operation algorithm for thyristor switches of semiconductor converters is proposed, that provides reduction of electric power losses in asynchronous motors connected in parallel with powerful converters. The voltage graphs and currents of simulation model in operation modes of converters show the potential to increase energy efficiency of operation of a wide range of industrial objects with asynchronous motors, connected in parallel and having cyclically changing load.

Об’єктом дослідження є процес керування групою безпілотних літальних апаратів в тому числі процес оптимізації методу керування групи БПЛА з метою досягнення кінцевої точки призначення за найкоротший час.Предметом дослідження є математичні моделі, удосконалений метод та програмно-технічні засоби для реалізації системи та методу керування групою безпілотних літальних апаратів на основі нечіткого мурашиного алгоритму.Метою дипломної роботи є розробка програмно-технічного засобу, методу та системи керування групою безпілотних літальних апаратів на основі нечіткого мурашиного алгоритму для підвищення ефективності виконання групових завдань.Для розв’язання поставлених задач у роботі використовуються методи аналізу даних, системний аналіз, теорії комп’ютерних систем, та аналіз алгоритмів пошуку найкоротшого шляху. Практична цінність проекту полягає в розробленому програмно-технічному продукті, який дозволяє організувати оптимальну систему керування групою безпілотних літальних апаратів на основі нечіткого мурашиного алгоритму та виконання місій цими БПЛА у найкоротший термін та з високою ефективністю.

Магістерська дисертація містить: сторінок – 111, рисунків – 41 , таблиць – 21, графічна частина на 6 листах А1. Метою роботи є проектування автономної фотоелектричної насосної станції разом із теоретичним дослідженням та математичним моделюванням у програмному середовищі Matlab з використанням пакету Simulink. Дослідити працездатність системи при зміні вхідної напруги від джерела живлення. Розглянути вплив опромінення та температури на роботу фотопанелі. Провести аналіз динамічних та статичних характеристик системи, отриманих при моделюванні насосної установки. В роботі проведено аналітичний огляд різновидів, принципу роботи, переваг та недоліків автономних джерел енергії. Розглянуто приклади промислового та транспортного застосування, особливості керування та моделювання автономних енергосистем. Виконано вибір відцентрового насосу виходячи з вихідних даних напору та продуктивності, розраховано його потужність та обрано привідний асинхронний двигун, розроблено перетворювальний пристрій. Наведено математичні моделі асинхронного двигуна, фотопанелі. Розглянуті алгоритми керування електромеханічною системою.
The master's dissertation contains: pages - 111, figures - 41, tables - 21, graphic part on 6 sheets of A1. The aim of the work is to design an autonomous photovoltaic pumping station together with theoretical research and mathematical modeling in the Matlab software environment using the Simulink package. Investigate the performance of the system when changing the input voltage from the power supply. Consider the influence of radiation and temperature on the operation of the photo panel. To analyze the dynamic and static characteristics of the system obtained during the simulation of the pumping unit. An analytical review of the types, principle of operation, advantages and disadvantages of autonomous energy sources is carried out. Examples of industrial and transport application, features of control and modeling of autonomous power systems are considered. The choice of the centrifugal pump is made proceeding from initial data of pressure and productivity, its power is calculated and the driving asynchronous motor is chosen, the converter device is developed. Mathematical models of induction motor, photopanel are given. Algorithms of control of electromechanical system are considered.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – "Електротехнічні комплекси та системи" – Харківський Національний Університет Міського Господарства імені О. М. Бекетова, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2020. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі підвищення ефективності тягового асинхронного електропривода (ТАЕП) з автономним джерелом живлення за критерієм максимізації співвідношення момент-струм (МТРА) за рахунок оптимізації системи керування тяговим асинхронним двигуном (ТАД) з урахуванням зміни підведеної потужності. Розглянуто існуючі підходи до оптимізації з та без урахування впливу характеристики намагнічування ТАД. Серед недоліків підходу до оптимізації за критерієм максимізації ККД наведено, що вона потребують значних стендових випробувань тягового електроприводу. Для подальших досліджень був обраний критерій оптимізації MTPA. Встановлено, що існуючі підходи до оптимізації за критерієм МТРА створювались за умови повного використання автономного інвертора за напругою і не враховують режимів роботи в умовах обмеження потужності ТАД. Розглянуто особливості проведення дослідження роботи ТАЕП (на базі моделювання), що дозволило визначити структуру імітаційної моделі та її необхідні складові. Встановлено, що для більш поглибленого аналізу (на базі моделювання) процесів, що відбуваються у ТАЕП, у тому числі і під час нештатних режимів, необхідні: імітаційна модель електричної та керуючої частини ТАЕП; імітаційна модель механічної частини рухомого складу, включаючи контакт "колесо − рейка"; імітаційна модель профілю колії. Для проведення досліджень, в якості базового зразка було обрано рухомий склад з автономним джерелом живлення – дизель-поїзд ДЕЛ-02. Створення імітаційних моделей ТАЕП, узгоджених з результатами випробувань ТАЕП базового зразка дозволили оцінити адекватність результатів дослідження оптимізованого ТАЕП. Послідовність виконання дослідження реалізовано за наступним алгоритмом: для отримання адекватної моделі ТАЕП досліджена система керування ТАЕП базового зразка; після верифікації імітаційної моделі в системі керування здійснена заміна структури та алгоритму керування ТАЕП, а саме заміна скалярної системи керування на векторну систему, що оптимізована за критерієм МТРА; оцінені результати імітаційного моделювання поїзних режимів оптимізованого ТАЕП. Розроблено імітаційні моделі складових та загальну модель ТАЕП, що адаптована для проведення досліджень за обраними задачами. Імітаційну модель джерела живлення подано спрощеною, оскільки перехідні процеси дизель-генераторної установки мають значно більшу інерційність, ніж процеси розвитку аварійних та нештатних режимів у електричній та механічній частинах ТАЕП. При імітаційному моделюванні системи автономний інвертор напруги – тяговий асинхронний двигуи (АІН – ТАД) проведено перевірку реалізації нелінійності магнітного кола імітаційної моделі ТАД шляхом моделювання досліду холостого ходу для восьми значень лінійної напруги ТАД. Для оцінювання, отримана характеристика холостого ходу порівнювалася з результатами стендових випробувань восьми серійних ТАД типу АД906 (виробництва ДП "ЗАВОД "ЕЛЕКТРОВАЖМАШ"), що дало змогу відобразити статистичне відхилення параметрів діючих зразків ТАД від розрахункових, що не перевищують 5 %. Для підтвердження адекватності загальної моделі ТАЕП було проведено порівняльний аналіз результатів імітаційного моделювання та результатів поїзних випробувань базового зразка при русі зі швидкістю 5 км/год та при розгоні до швидкості 50 км/год по рівній ділянці колії. Встановлено, що відхилення результатів імітаційного моделювання від результатів експерименту за F-критерієм Фішера не перевищують 5 %. При вирішенні задачі синтезу системи керування ТАД, оптимізованої за критерієм МТРА, запропоновані аналітичні вирази обчислення кута положення вектора струму ТАД, значення модуля вектора потокозчеплення ротора ТАД, що враховує зміну величини підведеної потужності. Обґрунтовано вибір способу апроксимації характеристики потокозчеплення ротора ТАД у режимі послаблення поля, отриманий у ході проведення дослідження перехідних процесів у системі АІН – ТАД у режимі послаблення поля. Встановлено, що апроксимація характеристики потокозчеплення тягового двигуна типу АД906 за допомогою лінійної функції призводить до значних відхилень величини потужності двигуна, а саме до рівня 82.6 % від номінальної, що в свою чергу призводить до зниження величини електромагнітного моменту на 20%. Встановлено, що при апроксимації характеристики потокозчеплення складеною функцією з двох лінійних дозволяє зменшити такий ефект, проте на ділянці зламу характеристики мають місце збурення величини споживаної потужності та перевантаження асинхронного двигуна за потужністю на 4 %. Апроксимація характеристики намагнічування за допомогою полінома 4-го порядку не мають таких ефектів, чим і обумовлений вибір способу апроксимації. Встановлено, що без вживанні спеціальних заходів щодо виявлення та припинення надлишкового проковзування у контакті колесо – рейка відбувається розвиток фрикційних коливань, що супроводжуються знакозмінними значеннями електромагнітного моменту ТАД, які перевищують допустимі (1.2 – 1.5 рази). Тому, для ТАЕП запропоновано математичний опис блока корекції та розподілу задання струму ТАД залежно від поточних частот обертання роторів ТАД, що дозволило обмежити прискорення частот обертання, для контролю динаміки руху або створення ефективного захисту від надмірного проковзування колісних пар (боксування, юза). Ефективність роботи такої системи була досліджена при імітаціному моделюванні поїзних режимів роботи при русі по ділянці колії з незадовільними умовами зчеплення колеса з рейкою. Встановлено, що застосування блоку корекції та розподілу струму ТАД виключають надмірне проковзування колісних пар при реалізації граничного за умовами зчеплення тягового зусилля. Розроблено імітаційну модель оптимізованого ТАЕП і встановлено, що використання оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності дає змогу збільшити електромагнітний момент ТАД в залежності від величини обмеження потужності від 2 % до 53 % у режимі пуску, а коефіцієнт потужності на 17.6 %. Таким чином в ході проведеного дослідження показано, що застосування оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності підвищує ефективність автономного тягового електроприводу.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.09.03 – Electrical complexes and systems. – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to solving the scientific and practical problem of increasing the efficiency of traction asynchronous electric drive (TAED) rolling stock with autonomous power supply by the criterion of maximizing the ratio of moment to current (MTPA) by optimizing the control system of asynchronous motor (AM). The existing approaches to optimization with and without taking into account the influence of the magnetization characteristics of AM are considered. Among the disadvantages of the approach to optimization by the criterion of efficiency maximization is that it requires significant bench tests of the traction electric drive. The MTPA optimization criterion was chosen for further research. It is established that the existing approaches to optimization according to the MTPA criterion were created under the condition of full use of the autonomous voltage inverter and do not take into account the operating modes in the conditions of AM power limitation. The peculiarities of the study of TAED (based on modeling) are considered, which allowed to determine the structure of the simulation model and its necessary components. It is established that for a more in-depth analysis (based on modeling) of the processes occurring in TAED, including during non-standard modes, it is necessary: simulation model of the electrical and control part of TAED; simulation model of the mechanical part of the rolling stock, including the contact "wheel – rail"; simulation model of track profile. For research, a rolling stock with an autonomous power supply – a diesel train DEL-02 was chosen as a basic sample. The creation of simulation models of TAED, consistent with the results of TAED tests of the basic sample allowed to assess the adequacy of the results of the study of optimized TAED. The sequence of the study was implemented according to the following algorithm: to obtain an adequate model of TAED, the control system of TAED of the basic sample was investigated; after verification of the simulation model in the control system, the structure and control algorithm of TAED were replaced, namely the replacement of the scalar control system with a vector system optimized by the MTPA criterion; the results of simulation modeling of train modes of optimized TAED are estimated. Simulation models of components and the general model of TAED which is adapted for carrying out researches on the chosen tasks are developed. The simulation model of the power supply is presented in a simplified way, because the transients of the diesel generator set have a much greater inertia than the processes of development of emergency and non-standard modes in the electrical and mechanical parts of TAED. In the simulation of the system autonomous voltage inverter – traction asynchronous motor (AIN – AM), the implementation of the nonlinearity of the magnetic circuit of the simulation model AM was checked by simulating the no-load experiment for eight values of the linear voltage AM. For evaluation, the obtained idling characteristic was compared with the results of bench tests of eight serial AM type AD906 (manufactured by SE "ZAVOD" ELEKTROVAZHMASH"), which allowed to display the statistical deviation of the parameters of existing samples of AM from the estimated not exceeding 5%. To confirm the adequacy of the general model of TAED, a comparative analysis of the simulation results and the results of train tests of the base sample when driving at a speed of 5 km / h and when accelerating to a speed of 50 km / h on a flat section of track. It is established that the deviation of the simulation results from the results of the experiment according to Fisher's F-test does not exceed 5%. When solving the problem of synthesis of AM control system optimized by MTPA criterion, analytical expressions for calculating the angle of position of AM current vector, value of modulus of flux coupling vector of AM rotor, taking into account change of supplied power value are offered. The choice of the method of approximation of the flux coupling characteristic of the AM rotor in the field weakening mode, obtained during the study of transients in the AIN – AM system in the field weakening mode, is substantiated. It is established that the approximation of the flux coupling characteristic of the traction motor type AD906 using a linear function leads to significant deviations of the engine power, namely to the level of 82.6% of the nominal, which in turn reduces the electromagnetic torque by 20%. It is established that when approximating the flux coupling characteristics by a composite function of two linear ones allows to reduce this effect, however, at the fracture site the characteristics disturb the power consumption and overload the induction motor by 4%. Approximation of the magnetization characteristic using a 4th order polynomial does not have such effects as the choice of the approximation method. It is established that without taking special measures to detect and stop excessive slippage in the wheel – rail contact, the development of frictional oscillations is accompanied by alternating values of the electromagnetic moment of AM, which exceed the allowable (1.2 – 1.5 times). Therefore, for TAED the mathematical description of the block of correction and distribution of the AM current depending on current rotational speeds of AM rotors is offered that allowed to limit acceleration of rotational frequencies, for control of dynamics of movement or creation of effective protection against excessive slipping of wheel pairs (boxing, yuz). The efficiency of such a system was studied in the simulation of train modes of operation when moving along the track with unsatisfactory conditions of traction of the wheel with the rail. It is established that the use of the correction and current distribution unit AM excludes excessive slippage of the wheelsets in the implementation of the ultimate in terms of traction. A simulated model of optimized TAED was developed and it was found that the use of optimization according to the MTPA criterion taking into account the amount of power supplied to AM allows to increase the electromagnetic torque of AM depending on the power limit from 2% to 53% in start-up mode and power factor by 17.6%. Thus, in the course of the study it was shown that the use of optimization according to the criterion of MTPA taking into account the amount of power supplied to the AM increases the efficiency of the autonomous traction drive.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – "Електротехнічні комплекси та системи" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2020. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі по підвищенню ефективності тягового асинхронного електроприводу (ТАЕП) з автономним джерелом живлення за критерієм максимізації співвідношення момент-струм (МТРА) за рахунок оптимізації системи керування тяговим асинхронним двигуном (ТАД) з урахуванням зміни підведеної потужності. Розглянуто існуючі підходи до оптимізації з та без урахування впливу характеристики намагнічування ТАД. Встановлено, що існуючі підходи до оптимізації за критерієм МТРА створювались за умови повного використання автономного інвертора за напругою та не враховують режимів роботи в умовах обмеження потужності ТАД. Розглянуто особливості проведення дослідження роботи ТАЕП (на базі моделювання), що дозволило визначити структуру імітаційної моделі та її необхідні складові. Для проведення досліджень був обраний рухомий склад з автономним джерелом живлення – дизель-поїзд ДЕЛ-02, як базовий зразок. Розроблені імітаційні моделі складових та загальна модель ТАЕП, що адаптована для проведення досліджень за обраними задачами. Імітаційна модель джерела живлення представлена спрощеною, оскільки перехідні процеси дизель-генераторної установки мають значно більшу інерційність, ніж процеси розвитку аварійних та нештатних режимів у електричній та механічній частинах ТАЕП. При імітаційному моделюванні системи автономний інвертор – ТАД проведена перевірка реалізації нелінійності магнітного кола імітаційної моделі ТАД шляхом моделювання досліду холостого ходу для восьми значень лінійної напруги ТАД. В якості оцінки, отримана характеристика холостого ходу порівнювалася з результатами стендових випробувань восьми серійних ТАД типу АД906 (виробництва ДП "ЗАВОД "ЕЛЕКТРОВАЖМАШ"), що дозволило відобразити статистичне відхилення параметрів діючих зразків ТАД від розрахункових, що не перевищують 5%. Для підтвердження адекватності загальної моделі ТАЕП був проведений порівняльний аналіз результатів імітаційного моделювання та результатів поїзних випробувань базового зразка при русі зі швидкістю 5 км/г та при розгоні до швидкості 50 км/г по рівній ділянці шляху. Встановлено, що відхилення результатів імітаційного моделювання від результатів експерименту за F-критерієм Фішера не перевищують 5%. При вирішенні задачі синтезу системи керування ТАД, оптимізованої за критерієм МТРА, запропоновані аналітичні вирази обчислення кута положення вектора струму ТАД, значення модуля вектора потокозчеплення ротора ТАД, що враховує зміну величини підведеної потужності. Обґрунтований вибір способу апроксимації характеристики потокозчеплення ротора ТАД в режимі послаблення поля, отриманий в ході проведення дослідження перехідних процесів у системі автономний інвертор напруги – ТАД в режимі послаблення поля. Для ТАЕП запропонований математичний опис блоку корекції та розподілу завдань струму ТАД в залежності від поточних частот обертання роторів ТАД, що дозволило обмежити прискорення частот обертання, для контролю динаміки руху або створення ефективного захисту від надмірного проковзування колісних пар (боксування, юзу). Розроблено імітаційну модель оптимізованого ТАЕП та встановлено, що використання оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності дозволяють збільшити електромагнітний момент ТАД на 53% в режимі пуску, а коефіцієнт потужності на 17.6%, що підтверджує ефективність запропонованих рішень.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.09.03 – Electrical complexes and systems. - National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to solving the scientific and practical problem of increasing the efficiency of traction asynchronous electric drive (TAED) with autonomous power supply by the criterion of maximizing the ratio of moment to current (MTPA) by optimizing the control system of asynchronous motor (AM). Existing approaches to optimization with and without the influence of AM magnetization characteristics are considered. It is established that the existing approaches to optimization by the criterion of MTPA were created under the condition of full use of the standalone inverter by voltage and do not take into account the modes of operation under conditions of power limitation of AM. Component simulation models and a general TAED model have been developed, adapted for conducting research on selected tasks. The simulation model of the power source is simplified, since the transients of the diesel generator set have much greater inertia than the processes of the growth of emergency and abnormal modes in the electrical and mechanical parts of the TAED. In the simulation of the system, the standalone inverter-AM is tested for the implementation of the nonlinearity of the magnetization curve of the AM simulation model by simulating the idling test for eight values of the linear AM voltage. As an estimate, the obtained idling characteristic was compared with the results of bench tests of eight serial AMs of AD906 type (manufactured by SE "ELEKTROVAZhMASH"), which allowed to reflect the statistical deviation of the parameters of the existing AM samples from the calculated, not exceeding 5%. In order to confirm the adequacy of the general model of TAED, a comparative analysis of the simulation results and the results of train tests of the basic sample was carried out when driving at a speed of 5 km / h and at acceleration to a speed of 50 km / h in a flat section of the road. It is established that the deviations of the simulation results from the results of the Fisher F-test do not exceed 5%. In solving the problem of synthesis of the control system AM, optimized by the criterion of MTPA, analytical expressions of calculating the angle of position of the vector of AM current are proposed, the value of the module of the vector of coupling of the rotor AM, taking into account the change of the magnitude of the input power. The rational for choosing of the method for constructing a characteristic flux linkage of the AM rotor in the field attenuation mode, obtained during the study of transients in the system autonomous voltage inverter-AM in the field attenuation mode. For TAED, a mathematical description of the block of correction and distribution of tasks current AM was proposed, depending on the current rotational speed of the AM rotors, which allowed to limit the acceleration of rotation frequencies, to control the dynamics of movement or to create effective protection against excessive slippage of wheel pairs (boxing, yuz). An optimized TAED simulation model was developed and it was found that using the MTPA criterion optimization, taking into account the magnitude of the AM power, allows to increase the AM electromagnetic moment by 53% in the start mode, and the power factor by 17.6%, which confirms the efficiency of the proposed solutions.

Дипломний проєкт містить 68 сторінок, 27 рисунків, 2 таблиці, 3 ар куша графічної частини. Метою даного проєкту є розробка електроприводу установки мобіль ного комплексу для виготовлення полімерних труб. Розроблена система спроє ктована згідно вимог до проєкту. Під час виконання роботи було розраховано та визначено параметри асинхронного двигуна. Обрано систему керування двигуном та спроєктовано алгоритм векторного керування швидкістю. Прове дено ряд досліджень підтримання швидкості двигунів та їх синхронізації. Спроєктована установка може знайти реальне застосування підприєм ствами, які займаються прокладанням полімерних труб, адже дана установка дає змогу заощадити кошти та час, що йдуть на транспортування великої кіль кості великогабаритних труб до місця прокладання. Графічна частина включає в себе: схематичне зображення установки, схему електричну функціональну, результати досліджень.
Thesis project contains 68 pages, 27 figures, 2 tables, 3 sheets of graphics. The purpose of this project is to develop an electric drive for the installation of a mobile complex for the manufacture of polymer pipes. The developed system is designed according to the requirements of the project. During the work, the parameters of the induction motor were calculated and determined. The engine control system is chosen and the vector speed control algorithm is designed. A number of studies have been conducted to maintain the speed of motors and their synchronization. The designed installation can find a real application for companies engaged in laying polymer pipes, because this installation saves money and time spent on transporting a large number of large pipes to the laying site. The graphic part includes: schematic representation of the installation, electrical functional diagram, research results.

Сваки мехатронички систем лифта (МСЛ) садржи механички подсистемкоји је карактерисан својом резонантном фреквенцијом. У дисертацији јепредстављен оригинални метод за подешавање антирезонантногфилтера базиран на примјени Герцеловог алгоритма и Киферовогалгоритма претраживања. Предложен је јединствени генерализованимодел референце брзине у функцији трзаја. Кроз експерименталнепровјере, верификовано је да само синергијски ефекат контроле трзаја ифилтрирања референтног момента може елиминисати резонантневибрације. Предложени су поступци и развијени алгоритми за повећањеенергетске ефикасности погона МСЛ. Предложени алгоритми су уинтеракцији са планираном трајекторијом брзине и антирезонантномуправљачком шемом. Сви предложени алгоритми су имплементиранина дигиталном сигнал процесору.
Svaki mehatronički sistem lifta (MSL) sadrži mehanički podsistemkoji je karakterisan svojom rezonantnom frekvencijom. U disertaciji jepredstavljen originalni metod za podešavanje antirezonantnogfiltera baziran na primjeni Gercelovog algoritma i Kiferovogalgoritma pretraživanja. Predložen je jedinstveni generalizovanimodel reference brzine u funkciji trzaja. Kroz eksperimentalneprovjere, verifikovano je da samo sinergijski efekat kontrole trzaja ifiltriranja referentnog momenta može eliminisati rezonantnevibracije. Predloženi su postupci i razvijeni algoritmi za povećanjeenergetske efikasnosti pogona MSL. Predloženi algoritmi su uinterakciji sa planiranom trajektorijom brzine i antirezonantnomupravljačkom šemom. Svi predloženi algoritmi su implementiranina digitalnom signal procesoru.
Each elevator mechatronic system (EMS) contains a mechanical subsystemwhich is characterized by its resonant frequencies. The original method forband-stop filter tuning based on Goertzel algorithm and Kiefer searchalgorithm is proposed in dissertation. In order to generate the speedreference trajectory which can be defined by different shapes and amplitudesof jerk, a unique generalized model is proposed. Through experimentalverifications, it has been verified that only synergistic effect of controlling jerkand filtrating the reference torque can eliminate resonant vibrations. Thedissertation proposes procedures and developed algorithms for increasingthe energy efficiency of the EMS power drive. The proposed algorithms arein interaction with the planned speed reference trajectory and the proposedanti-resonant control scheme. The all proposed algorithms are implementedon the digital signal processor.