Звіти з НДР

УДК 681.3:658.56

№ держреєстрації 0111U001901

Інв. № 0213U000553

 

РОЗРОБКА І СТВОРЕННЯ ВІРТУАЛЬНИХ КОМПЛЕКСІВ І СИСТЕМ

ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ І ПОТОЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ СТАНУ

ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ЕНЕРГІЇ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

О. П. Чорний, Д. Й. Родькін, Т. В. Коренькова, Ю. В. Лашко, В. О. Огарь, В. М. Сидоренко, О. М. Кравець, С. С. Романенко, Є. В. Носач, Ю. А. Смірнова, Е. В. Кореньков

Звіт з НДР: 185 с., 171 рис., 29 табл., 102 джерел.

Об’єкт досліджень: процеси перетворення енергії в електромеханічних системах. Предмет дослідження: віртуальний електротехнічний комплекс для ідентифікації і поточної діагностики стану перетворювачів енергії в системах електроприводу.

Мета дослідження: створення дослідницького обладнання – віртуальних комплексів і систем для проведення ідентифікації і поточної діагностики перетворювачів енергії в системах електроприводу з урахуванням особливостей, притаманних реальним системам.

Метод дослідження – розробка теоретичних положень і аналіз процесів перетворення енергії, експериментальні дослідження та моделювання на основі математичних моделей у вигляді систем диференційних рівнянь.

У зв’язку із зростанням складності і різноманітності технічних об’єктів підвищуються вимоги до ефективності їх функціонування. Це приводить до ускладнення систем керування, започаткування нових алгоритмів оцінки змінних стану електромеханічних систем, застосування нечіткої логіки, нейромережевих, робастних систем тощо. Але в усіх випадках важливе місце займають питання отримання адекватних моделей об’єктів керування, формування яких у загальному випадку здійснюється на основі теорії ідентифікації.

Розвиток цих питань призвів до вирішення актуальної проблеми, що передбачає створення концепції й практичних розробок устаткування нового покоління – віртуальних електротехнічних комплексів і систем для ідентифікації і поточної діагностики стану перетворювачів енергії в системах електроприводу.

Результати роботи можуть бути використані на підприємствах гірничодобувної, металургійної промисловостей, транспорту та інш, з насиченим парком електромеханічних систем, у науково-дослідних лабораторіях, вищих навчальних закладах та організаціях, що проводять підготовку та перепідготовку фахівців з технічних спеціальностей.

Економічна ефективність полягає в тому, що застосування комплексів на об’єктах промисловості і комунального господарства забезпечить ефективне керування процесами перетворення енергії, вирішення задач енерго- та ресурсозбереження із значним економічним ефектом; розроблені віртуальні комплекси електромеханічного обладнання будуть використовуватися в навчальному процесі, а також для проведення наукових досліджень, що забезпечить підвищення якості практичної підготовки майбутніх фахівців по технічних спеціальностях, а також якості експериментальних наукових досліджень.

Ключові слова: віртуальні комплекси, ідентифікація, діагностика, перетворювачі енергії, системи електроприводу

Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ імені Михайла Остроградського, тел.: (03566) 31147.

УДК 004.89:621.313.333

№ держреєстрації 0111U009285

Інв. № 0213U003325

 

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ

ПРОЦЕСАМИ ПІСЛЯРЕМОНТНИХ ВИПРОБУВАНЬ

АСИНХРОНИХ ДВИГУНІВ

Д. Й. Родькін, І. С. Конох, В. В. Найда

Звіт з НДР: 70 с., 32 рис., 7 табл., 38 джерел.

Об’єкт дослідження: Процеси випробування асинхронних двигунів з керуванням миттєвими енергетичними процесами.

Мета роботи: підвищення ефективності післяремонтних випробувань на основі розвитку інформаційної технології інтелектуального керування миттєвими енергетичними процесами.

Предмет дослідження – реалізація і оптимізація методів й алгоритмів формування випробувальних режимів.

Визначені особливості та сформульовані вимоги до автоматизації процесу ідентифікації параметрів асинхронних двигунів в умовах ремонтних цехів і підприємств;

Обґрунтована структура і експертні правила нечіткої системи прийняття рішень щодо формування випробувальної напруги для отримання контрольної інформації.

Розроблено алгоритмічне, апаратне та програмне забезпечення керування випробувальними режимами.

Розроблено метод формування гармонійного складу випробувальної напруги, який на відміну від існуючих, оптимізує дискретний спектр миттєвої потужності, що дозволяє підвищити точність визначення параметрів схеми заміщення асинхронних двигунів з використанням методу миттєвої потужності.

На основі теорії нечітких множин розроблено систему прийняття рішень щодо керування спектром динамічного навантажувального струму асинхронного двигуна, яка відрізняється визначенням втрат на основі аналізу балансу миттєвої потужності, що забезпечує інваріантність до параметрів екземпляра і відповідність режимів динамічного і статичного навантажень;

Набула подальшого розвитку інформаційна технологія керування післяремонтними випробуваннями асинхронних двигунів, яка відрізняється формуванням полігармонійного живлення й аналізом миттєвих енергетичних процесів з використанням нечітких експертних систем, що дозволяє підвищити ефективність випробувань.

Представлені результати досліджень та нові схеми управління параметрами повітряного середовища у приміщеннях пройшли апробацію й використовуються в навчальному процесі на кафедрі систем автоматичного управління і електроприводу в Кременчуцькому національному університеті імені Михайла Остроградського.

Ключові слова: АСИНХРОНИЙ ДВИГУН, ВИПРОБУВАННЯ, МИТТЄВА ПОТУЖНІСТЬ, ДИНАМІЧНЕ НАВАНТАЖЕННЯ, ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ.

Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ імені Михайла Остроградського, тел.: (03566) 31147.

УДК 621.313.333–523

№ держреєстрації 0111U009289

Інв. № 0213U007223

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМИ ВЕКТОРНОГО КЕРУВАННЯ

З УРАХУВАННЯМ ВТРАТ В СТАЛІ

В. О. Огарь, А. В. Свистун

Звіт з НДР: 38 с., 23 рис., 6 табл., 20 джерел.

Об’єкт дослідження: математичні моделі систем керування асинхронного двигуна, структурна схема і принцип функціонування обладнання.

Мета роботи: дослідження системи векторного керування асинхронним двигуном із урахуванням нелінійності кривої намагнічування і втрат в сталі.

Електричні двигуні в ході експлуатації, а також ремонтних робіт, зазнають істотних змін в своєму функціонуванні. Природне старіння сталі статора, також погіршення його магнітних властивостей в результаті ремонту призводять до зменшення рівня номінального насичення. В двигунах змінного струму явище насичення призводить до нелінійної залежності потокозчеплення в зазорі і індуктивності контуру намагнічування від струму двигуна. Дана зміна призводить до відхилень параметрів двигуна. Для систем керування двигунами змінного струму необхідно враховувати це явище і втрати в сталі певним блоком. В даній роботі приведено огляд існуючих систем керуванням асинхронними двигунами, їх переваги і недоліки. За основу для досліджень була обрана система векторного керування із бездатчиковим визначенням головного магнітного потокозчеплення. Для неї створено блок урахування нелінійності кривої намагнічування і втрат в сталі, і включено до її складу. Отримані перехідні характеристики підтверджують необхідність застосування такого блоку для корегування роботи замкненої системи керування. Подані рекомендації щодо створення даної системи на реальному обладнанні для впровадження на виробництві і автоматизації технологічних процесів.

Результати НДР можуть бути використані в навчальному процесі для наочної демонстрації студентам способів керування електродвигунами.

Економічний ефект полягає у створенні бази для досліджень систем керування із врахуванням втрат в сталі.

Ключові слова: СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ, АСИНХРОННИЙ ДВИГУН, НЕЛІНІЙНІСТЬ КРИВОЇ НАМАГНІЧУВАННЯ, ВТРАТИ В СТАЛІ, БЛОК УРАХУВАННЯ, РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО СТВОРЕННЯ.

Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ імені Михайла Остроградського, тел.: (03566) 31147.

УДК 628.12:621.675.003.13

№ держреєстрації 0111U009290

Інв. № 0213U007224

 

СИСТЕМИ АКТИВНОГО РЕГУЛЮВАННЯ

ПАРАМЕТРІВ НАСОСНИХ СТАНЦІЙ

ЗАСОБАМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСІВ

А. Л. Перекрест, О. В. Щербина

Звіт з НДР: 60 с., 46 рис., 4 табл., 57 джерел.

Об’єкт досліджень: Процеси в насосних станціях з активними регулюванням технологічних параметрів. Предмет дослідження. Характеристики гідравлічних та електричних машин насосної станції у чотирьох квадрантах.

Мета дослідження: розробка математичного та інформаційного забезпечення для прогнозування характеристик гідравлічних та електричних машин насосної станції у чотирьох квадрантах їх характеристик.

Метод дослідження – розробка теоретичних положень і аналіз режимів роботи електрогідравлічних систем насосних станцій при регулюванні їх технологічних параметрів засобами систем активного регулювання. Прогнозування характеристик гідравлічних машин при їх роботі у турбінному режимі з використанням регресійного аналізу.

Теоретично обґрунтована можливість турбінного регулювання параметрів насосних станцій шляхом використання турбінних режимів роботи насосних агрегатів як стаціонарного процесу. Виконано аналіз способів представлення характеристик гідравлічних машин в турбінному режимі. Розроблено математичне та інформаційне забезпечення для визначення характеристик відцентрових насосів станцій комунального водопостачання при їх роботі у турбінному режимі. Розроблена структура та обґрунтовані технічні рішення системи активного регулювання параметрів насосних комплексів засобами електропривода насосів. Впровадження роботи виконується на промислових підприємствах комунального сектора.

Результати роботи можуть бути використані в навчальному процесі при проведенні лабораторних, практичних занять і самостійній роботі, в науково-дослідних лабораторіях, на промислових підприємствах.

Ефективність полягає у зниженні витрат на реалізацію систем регулювання технологічних параметрів насосних станцій за рахунок використання одного чотириквадрантного перетворювача частоти для групового електропривода насосної станції, що забезпечує виконання основних технологічних законів, включення та виключення електроприводів насосних агрегатів, переведення електричних машин з двигунного в генераторний режим при відпрацюванні необхідної вставки за продуктивністю насосної станції. Соціальний ефект полягає у підвищенні якості отриманих знань і підготовки фахівців.

Ключові слова: НАСОСНА СТАНЦІЯ, СИСТЕМА АКТИВНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ, РЕКУПЕРАЦІЯ, ТУРБІННЕ РЕГУЛЮВАННЯ.

Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ імені Михайла Остроградського, тел.: (03566) 31147.

 

УДК 621.313

№ держреєстрації 0111U009287

Інв. № 0213U993322

 

РОЗРОБКА ТЕОРЕТИЧНИХ І ПРАКТИЧНИХ ЗАСАД

МОНІТОРИНГУ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ

НА ОСНОВІ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛІЗУ ДАНИХ

О. П. Чорний, В. М. Сидоренко

Звіт з НДР: 41 с., 4 рис., 0 табл., 42 джерел.

Об’єкт досліджень: Процес моніторингу електромеханічного обладнання. Предмет дослідження: Теоретичні і практичні засади моніторингу на основі вимірювання інтегральних показників миттєвої потужності силових кіл.

Мета дослідження: розробка теоретичних і практичних підходів до створення систем моніторингу потужних електроприводів і перетворювачів енергії.

Метод дослідження – аналіз і синтез структури процесу моніторингу електричних двигунів великої потужності; аналіз джерел інформативних даних і синтез структури

інформативних інтегральних показників для інтелектуального аналізу; аналіз і синтез теоретичних співвідношень для практичної оцінки параметрів інформативних сигналів на основі теорії сигналів та теорії ймовірностей та математичної статистики.

Запропоновано концепцію системи моніторингу електричних двигунів великої потужності промислових підприємств на основі застосування технології DataMining. Обґрунтована

структура інформативних даних на основі апріорно-апостеріорної концепції, в межах якої дані щодо об’єкту моніторингу поділяються на ті, що описують сам об’єкт (апріорні) і його поведінку в процесі експлуатації (апостеріорні). Показано, що найбільш інформативними щодо моніторингу поведінки електромеханічного перетворювача є показники перетворення енергії в процесі його експлуатації, котрі обчислюються на основі гармонічних складових сигналів струму, напруги і миттєвої потужності. Розроблено математичний апарат щодо оцінки параметрів сигналів струму, напруги і миттєвої потужності силових несинусоїдальних кіл електромеханічних систем.

Результати роботи можуть бути використані при розробці інформаційної технології моніторингу електричних двигунів великої потужності промислових підприємств на основі інтелектуального аналізу даних та при синтезі математичного та програмного забезпечення вищезазначених систем моніторингу.

Ефективність полягає у покращенні показників моніторингу двигунів за рахунок застосування механізмів видобутку прихованих нетривіальних практично корисних знань щодо можливості подовження терміну їх служби, які містяться у великих масивах вимірювальних даних, отриманих в процесі довготривалого моніторингу. Соціальний ефект полягає у можливості підвищенні якості умов роботи фахівців, які обслуговують промислове електромеханічне обладнання.

Ключові слова: ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ АНАЛІЗ ДАНИХ, datamining, МОНІТОРИНГ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ, ОЦІНКА ПАРАМЕТРІВ СИГНАЛІВ.

Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ імені Михайла Остроградського, тел.: (03566) 31147.

 

УДК 697.922:628.852.2

№ держреєстраці 0111U009286

Інв. № 0213U003324

 

РОЗРОБКА МЕТОДУ І ЗАСОБІВ

УПРАВЛІННЯ ТА КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ

ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА У ПРИМІЩЕННЯХ

О. П. Чорний, С. В. Сукач, І. С. Конох, О. В. Шутька, М. А. Кобилянський, І. С. Гула

Звіт з НДР: 112 с., 83 рис., 10 табл., 101 джерела.

Об’єкт дослідження: процеси формування комфортного та безпечного повітряного середовища у приміщеннях.

Мета проекту: розробка методу і засобів управління та контролю якості повітряного середовища шляхом побудови інтелектуальної системи управління вентиляційним комплексом приміщень.

Предмет дослідження – параметри і режими роботи інтелектуального енергоефективного комплексу створення комфортного та безпечного повітряного середовища.

Проведено дослідження параметрів повітряного середовища у приміщеннях з використанням математичного моделювання. Уведений показник коефіцієнт комфортності, якій дозволяє оцінювати мікрокліматичні фактори згідно з нормативними показниками.

Створені математичні моделі з урахуванням детермінованої й нечіткої інформації, що забезпечує керування низкою чинників, які впливають на показники комфортності. Проведений аналіз запропонованої моделі коефіцієнта комфортності залежно від температури і відносної вологості показав, що експериментальні та розрахункові значення практично збігаються, це дозволяє використання одержаних математичних моделей для підтримання оптимальної зони комфортності за наявності цілого ряду чинників здорових умов праці.

Авторами розроблено математичний опис та одержано математичну модель вентиляційного комплексу, які дозволяють проводити дослідження мікрокліматичних параметрів у виробничих приміщеннях під час динамічних режимів роботи вентиляційного комплексу. Отримані результати свідчать про те, що стабілізація наданих параметрів мікроклімату досягається згідно з нормативними показниками. Це доводить доцільність використання запропонованої моделі в процесі нормалізації інших чинників повітряного середовища приміщень.

Проведені дослідження енергетичних режимів керування параметрами повітряного середовища сукупності приміщень довели доцільність спільного керування вентиляційною установкою частотними засобами електропривода й аеродинамічними пристроями аеромережі.

Авторами розроблено метод і засоби управління та контролю якості повітряного середовища у приміщеннях, що полягає у формуванні сигналу задання, який включає коефіцієнт комфортності, режими роботи та інші, що надходять на експертну нечітку систему управління, керує пристроями вентиляційного комплексу, тим самим забезпечує з мінімальним енергоспоживанням максимально здоровий повітряний простір у приміщеннях.

Проведені на вентиляційному комплексі експерименти з видалення шкідливих домішок повітря та стабілізації температури, які підтвердили результати моделювання. Згідно з отриманими експериментальними кривими, швидкість зниження концентрації шкідливих домішок у повітрі приміщення залежить від витрати повітря, яка змінюється під час регулювання електропривода вентилятора, а також аеродинамічних пристроїв аеромережі. Аналогічний висновок характерний для режиму стабілізації температури.

Запропоноване авторами науково-технічне рішення дозволяє врахувати спектр нових параметрів (теплове випромінювання, газовий склад повітря – вміст у ньому кисню і вуглекислого газу, кількість персоналу в приміщенні та ін.) та дає можливість підвищити ефективність вентиляційного комплексу.

Представлені результати досліджень та нові схеми управління параметрами повітряного середовища у приміщеннях пройшли апробацію й використовуються в навчальному процесі на кафедрі систем автоматичного управління і електроприводу в Кременчуцькому національному університеті імені Михайла Остроградського.

Ключові слова: МІКРОКЛІМАТ, ШКІДЛИВІ ЧИННИКИ, КОМФОРТНІСТЬ, ВЕНТИЛЯТОРНІ УСТАНОВКИ, ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧЕ ОБЛАДНАННЯ, КОМП’ЮТЕРИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ.

Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ імені Михайла Остроградського, тел.: (03566) 31147.

УДК 681.3:658.56

№ держреєстрації 0111U009288

Інв. № 0213U003323

 

РОЗРОБКА ОРГАНІЗАЦІЙНО-МЕТОДОЛОГІЧНИХ ЗАСАД ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ ІНФОРМАЦІЙНИХ

ТЕХНОЛОГІЙ У ПІДГОТОВЦІ МАЙБУТНІХ ФАХІВЦІВ ІНЖЕНЕРНИХ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ

О. П. Чорний, Д. Й. Родькін, Ю. В. Лашко, С. С. Романенко, Т. П. Коваль, О. А. Чорна, В. М. Сидоренко, В. Ю. Бельська.

Звіт з НДР: 53 с., 23 рис., 7 табл., 56джерел.

Об’єкт досліджень: Процеси підготовки фахівців інженерних спеціальностей. Предмет дослідження. Організаційно-методологічні засади на основі інформаційних технологій.

Мета дослідження: розробка організаційно-методологічних засад організації навчального процесу у підготовці фахівців інженерних спеціальностей.

Метод дослідження – розробка теоретичних положень і аналіз процесу підготовки фахівців інженерних спеціальностей. Експериментальні дослідження процесу навчання та його моделювання на основі математичних моделей у вигляді систем диференційних рівнянь.

Розвинені підходи до оцінювання ефективності засвоєння інформації, що дозволяє спрямовано формувати не тільки самостійну, а й індивідуальну роботу студента. Обгрунтовано застосування кібернетичних моделей для кількісного оцінювання якості процесу навчання. Такий підхід може бути покладений в основу оптимізації розкладу занять, проведення самостійної та індивідуальної роботи зі студентами. Підхід до організації навчання з використанням КНМК з інтегрованим ВЛК дозволяє реалізувати інформаційну діяльність студента при навчанні, що сприяє самоорганізації процесу навчання і, тим самим, дозволяє підвищити якість навчання студентів технічних спеціальностей. Для оцінки ступеня навченості групи або окремого студента, для оцінки складності тестових завдань та динаміки правильних відповідей у реальному часі запропоновані критерії, що базуються як на ймовірностних оцінках, так і на оцінках об’єму отриманої інформації.

Результати роботи можуть бути використані в навчальному процесі при проведенні лабораторних, практичних занять і самостійній роботі, в науково-дослідних лабораторіях, на промислових підприємствах.

Соціальний ефект полягає у підвищенні якості отриманих знань і підготовки фахівців.

Ключові слова: організація навчального процесу, моделювання процесу навчання, підготовка фахівців, компютеризовані навчально-методичні комплекси.

Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ імені Михайла Остроградського, тел.: (03566) 31147.