Electrical Engineering and Power Engineering (EE&PE - E-Journal) / Електротехніка та електроенергетика
Not a member yet
396 research outputs found
Sort by
Програмне забезпечення статистичного аналізу
Get PDFPurpose. Analysis of existing software to perform statistical analysis for further use as part of the selection of the necessary software for data processing.
Methodology. To conduct a software review, an analysis of scientific articles and open sources on statistical analysis software was conducted.
Findings. Choosing the right statistical software is a key decision in the field of data analysis, with numerous options to meet a variety of needs. This article provides a comprehensive overview of five leading statistical software tools: IBM SPSS Statistics, RStudio, Stata, Minitab, and Python. This paper reveals key insights into the capabilities, functions, and suitability of each tool for various analytical tasks.
This review concludes that the choice of statistical software should be consistent with specific project requirements, data complexity, and user experience. Researchers and analysts should consider their analytical goals and preferences when choosing the most appropriate tool. In addition, to make informed decisions in this dynamic field, it is important to stay abreast of new trends in data analysis and machine learning.
Originality. The conducted analysis revealed the possibilities and application of the most popular software for solving problems of statistical analysis. The work provides a comprehensive overview of current trends and innovations in the field of software for statistical analysis, offering readers a deeper understanding of existing tools.
Practical value. The conducted analysis will allow to choose software for solving a specific task of statistical analysis based on its characteristics and existing requirements. This work helps to identify the practical benefits of statistical analysis software and promotes the implementation of these tools in various fields of activity, providing improvements in analysis and decision-making processes.Мета роботи. Аналіз існуючого програмного забезпечення для виконання статистичного аналізу для подальшого використання у рамках вибору необхідного програмного засобу для проведення обробки даних.
Методи дослідження. Для проведення огляду програмного забезпечення було проведено аналіз наукових статей та відкритих джерел щодо програмного забезпечення статистичного аналізу.
Отримані результати. Вибір відповідного статистичного програмного забезпечення є ключовим рішенням у сфері аналізу даних, з численними опціями, які задовольняють різноманітні потреби. У цій статті міститься вичерпний огляд п’яти провідних статистичних програмних засобів: IBM SPSS Statistics, RStudio, Stata, Minitab і Python. У цій роботі виявлено ключові відомості про можливості, функції та придатність кожного інструменту для різних аналітичних завдань.
Цей огляд робить висновок, що вибір статистичного програмного забезпечення повинен узгоджуватися з конкретними вимогами проекту, складністю даних і досвідом користувача. Дослідники та аналітики повинні враховувати свої аналітичні цілі та переваги при виборі найбільш підходящого інструменту. Крім того, для прийняття обґрунтованих рішень у цій динамічній сфері важливо бути в курсі нових тенденцій в аналізі даних і машинному навчанні.
Наукова новизна. Проведений аналіз виявив можливості та застосування найбільш популярного програмного забезпечення для вирішення задач статистичного аналізу. Робота надає вичерпний огляд сучасних тенденцій та інновацій у галузі програмного забезпечення для статистичного аналізу, пропонуючи читачам глибше розуміння наявних інструментів.
Практична цінність. Проведений аналіз дозволить обрати програмне забезпечення для вирішення конкретної задачі статистичного аналізу на основі його характеристик та наявних вимог. Ця робота допомагає визначити практичні переваги програмного забезпечення для статистичного аналізу і сприяє впровадженню цих інструментів у різних сферах діяльності, забезпечуючи покращення процесів аналізу та прийняття рішень
Система підтримки прийняття рішень для управління портфелями проєктів енергозбереження на енергоємних підприємствах
Get PDFPurpose. Development of a software complex based on decision-making methods for managing a portfolio of energy-saving projects at energy-intensive enterprises.
Methodology. To solve the problem of managing project portfolios, Markowitz's portfolio theory of financial investments was chosen, which allows for the most profitable distribution of portfolio risk and performing income assessment using optimization methods. In combination with this theory, it was determined to use the methods of finding the maximum Sharpe ratio, as well as the minimum volatility based on a data package of randomly generated portfolios.
Findings. As a result of the work performed, a software system was developed, which has in its functionality the automatic download of a data package of selected shares for the specified period of time from the electronic resource, generates a random portfolio and performs its optimization by maximizing the Sharpe ratio and minimizing the volatility of the portfolio. Also, the program has the ability to display the results of optimization of the generated portfolio in the form of tables and graphs.
The decision support system for managing portfolios of energy-saving projects was considered through its generalization to methods of optimizing investment portfolios, but taking into account the specifics of the subject area.
The software complex was tested on a data set of share prices in energy-intensive enterprises. Graphical data and tables obtained as a result of system operation allow the program user to evaluate fully the created energy saving project portfolio.
Originality. The developed software system combines right away several methods, namely: methods of optimizing an investment portfolio according to Markowitz's portfolio theory, methods of finding the maximum Sharpe ratio and methods of finding minimum volatility. This solution allows you to use the system to solve a wide range of tasks.
Practical value. The completed development makes it possible to optimize conveniently the investment portfolios for various assets, which makes it possible to use the development of energy saving project portfolio management in energy-intensive enterprises. Also, the system can serve as a basis for such developments.Мета роботи. Розробка програмного комплексу, що базується на методах прийняття рішень для управління портфелями проєктів енергозбереження на енергоємних підприємствах.
Методи дослідження. Для вирішення проблеми управління портфелями проєктів була обрана портфельна теорія фінансових інвестицій Марковіца, яка дозволяє здійснити найбільш вигідний розподіл ризику портфелю та виконати оцінювання прибутку за допомогою методів оптимізації. В поєднанні з даною теорією було вирішено використовувати методи пошуку максимального коефіцієнта Шарпа, а також мінімальної волатильності за пакетом даних випадково згенерованих портфелів.
Отримані результати. В результаті виконаної роботи було розроблено програмну систему, яка має у своєму функціоналі автоматичне завантаження пакету даних обраних акцій за вказаний період часу з електронного ресурсу, генерує випадковий портфель та виконує його оптимізацію за допомогою максимізації коефіцієнту Шарпа та мінімізації волатильності портфелю. Також програма має можливість відображати результати оптимізації згенерованого портфелю у вигляді таблиць та графіків.
Система підтримки прийняття рішень для управління портфелями проєктів енергозбереження була розглянута через її узагальнення до методів оптимізації інвестиційних портфелів, але з врахуванням специфіки предметної області.
Програмний комплекс був протестований на наборі даних цін акцій енергоємних підприємствах. Отримані в результаті роботи системи графічні дані та таблиці дозволяють користувачу програми в повному обсязі оцінити створений портфель проєкту енергозбереження.
Наукова новизна. Розроблена програмна система поєднує одразу декілька методів, а саме: методи оптимізації інвестиційного портфелю за портфельною теорією Марковіца, методи пошуку максимального коефіцієнта Шарпа та методи знаходження мінімальної волатильності. Дане рішення дозволяє використовувати систему для розв’язання широкого спектру завдань.
Практична цінність. Виконана розробка дозволяє зручно виконувати оптимізацію інвестиційних портфелів для різноманітних активів, що дає змогу використовувати розробку для управління портфелями проєктів енергозбереження на енергоємних підприємствах. Також, система може бути основою для подібних розробок.Мета роботи. Розробка програмного комплексу, що базується на методах прийняття рішень для управління портфелями проєктів енергозбереження на енергоємних підприємствах.
Методи дослідження. Для вирішення проблеми управління портфелями проєктів була обрана портфельна теорія фінансових інвестицій Марковіца, яка дозволяє здійснити найбільш вигідний розподіл ризику портфелю та виконати оцінювання прибутку за допомогою методів оптимізації. В поєднанні з даною теорією було вирішено використовувати методи пошуку максимального коефіцієнта Шарпа, а також мінімальної волатильності за пакетом даних випадково згенерованих портфелів.
Отримані результати. В результаті виконаної роботи було розроблено програмну систему, яка має у своєму функціоналі автоматичне завантаження пакету даних обраних акцій за вказаний період часу з електронного ресурсу, генерує випадковий портфель та виконує його оптимізацію за допомогою максимізації коефіцієнту Шарпа та мінімізації волатильності портфелю. Також програма має можливість відображати результати оптимізації згенерованого портфелю у вигляді таблиць та графіків.
Система підтримки прийняття рішень для управління портфелями проєктів енергозбереження була розглянута через її узагальнення до методів оптимізації інвестиційних портфелів, але з врахуванням специфіки предметної області.
Програмний комплекс був протестований на наборі даних цін акцій енергоємних підприємствах. Отримані в результаті роботи системи графічні дані та таблиці дозволяють користувачу програми в повному обсязі оцінити створений портфель проєкту енергозбереження.
Наукова новизна. Розроблена програмна система поєднує одразу декілька методів, а саме: методи оптимізації інвестиційного портфелю за портфельною теорією Марковіца, методи пошуку максимального коефіцієнта Шарпа та методи знаходження мінімальної волатильності. Дане рішення дозволяє використовувати систему для розв’язання широкого спектру завдань.
Практична цінність. Виконана розробка дозволяє зручно виконувати оптимізацію інвестиційних портфелів для різноманітних активів, що дає змогу використовувати розробку для управління портфелями проєктів енергозбереження на енергоємних підприємствах. Також, система може бути основою для подібних розробок
Удосконалення системи діагностики стана холодної прокатки на основі бази даних його електромеханічних процесів
Get PDFPurpose. To improve the diagnostic system of the cold rolling mill based on the database of its electromechanical processes, by developing a fuzzy decision-making system as to the condition of the rolling mill electrical drives, which will increase the efficiency of the existing diagnostic system.
Methodology. Mathematical and computer modeling.
Findings.A fuzzy decision-making system about the state of two interconnected electric drives of the unwinding mechanism and the rolling mill has been developed to investigate and prevent the pre-emergency state associated with the break of the rolling metal strip. The specified decision-making system is built on the basis of a database of electromechanical processes of electric drives of the skin-threat single-celled state of cold rolling of the cold rolling shop No. 1 of PJSC "Zaporizhstal". At the input of this system, the voltage of the armature circuit of the unwinding mechanism motor, the armature circuit current of the unwinding mechanism motor, the tension of the rolled metal strip in the area between the unwinder and the rolling cage are set. At the output, the general state of the system is obtained, which depends on the values of the input data. Information on the value of the tensile strength of the rolled metal strip can be obtained on the basis of the pressure data and voltage sensors, which are installed on industrial equipment. Information about the value of the tension force of the rolled metal strip can be obtained both by installing additional measuring devices and indirectly, using mathematical models of the roll current radius and the linear speed of the rolled metal strip.
Originality. The system for diagnosing the condition of cold rolling has been improved by introducing a fuzzy decision-making system into its composition based on a database of electromechanical processes of the electric drives of the unwinding mechanism and the cage, which will allow to prevent an emergency condition caused by a break in the rolled metal strip.
Practical value. Prevention of breaking of the rolled metal strip on the basis of an improved system for diagnosing the state of cold rolling, which uses information from the database of its electromechanical processes in order to improve the efficiency of the product quality management process. Using complete organized information and experience of operating a cold rolling mill, you can form technical and technological solutions for the modernization of existing and development of new technological equipment and systems for automatic control of electric drives of rolling mills.Мета роботи. Удосконалити систему діагностики стана холодної прокатки на основі бази даних його електромеханічних процесів, шляхом розробки нечіткої системи прийняття рішення про стан електоприводів прокатного стана, що підвищить ефективність існуючої системи діагностики.
Методи дослідження. Математичне та комп’ютерне моделювання.
Отримані результати. Розроблено нечітку систему прийняття рішень про стан двох взаємопов’язаних електроприводів розмотувального механізму та прокатної кліті для дослідження та попередження передаварійного стану, пов’язаного з обривом смуги металу, що прокатується. Вказана система прийняття рішень побудована на основі бази даних електромеханічних процесів електроприводів дресирувального одноклітьового стана холодної прокатки цеху холодної прокатки №1 ПАТ «Запоріжсталь». На вході цієї системи задано напругу якірного кола двигуна розмотувального механізма, струм якірного кола двигуна розмотувального механізма, натяг смуги металу, що прокатується, на ділянці між розмотувачем та прокатною кліттю. На виході отримано загальний стан системи, який залежить від значень вхідних даних. Отримання вимірювальної інформації про параметри діагностування здійснено на основі даних давачів стуму та напруги, які встановлені на промисловому обладнанні. Інформацію про значення сили натягу смуги металу, що прокатується можна отримати як шляхом встановлення додаткових вимірювальних пристроїв, так і непрямим шляхом, використовуючи математичні моделі поточного радіусу рулона та лінійної швидкості смуги металу, що прокатується.
Наукова новизна. Удосконалено систему діагностики стана холодної прокатки шляхом введення до її складу нечіткої системи прийняття рішення на основі бази даних про електромеханічні процеси електроприводів розмотувального механізма і кліті, що дозволить попередити аварійний стан, обумовлений обривом смуги металу, що прокатується.
Практична цінність. Попередження обриву смуги металу, що прокатується на основі удосконаленої системи діагностики стана холодної прокатки, що використовує інформацію бази даних його електромеханічних процесів з метою підвищення ефективності процесу керування якістю продукції. Використовуючи повну упорядковану інформацію та досвід експлуатації стана холодної прокатки можна формувати технічні та технологічні рішення щодо модернізації діючого та розробки нового технологічного обладнання та систем автоматичного керування електроприводами прокатних станів.Мета роботи. Удосконалити систему діагностики стана холодної прокатки на основі бази даних його електромеханічних процесів, шляхом розробки нечіткої системи прийняття рішення про стан електоприводів прокатного стана, що підвищить ефективність існуючої системи діагностики.
Методи дослідження. Математичне та комп’ютерне моделювання.
Отримані результати. Розроблено нечітку систему прийняття рішень про стан двох взаємопов’язаних електроприводів розмотувального механізму та прокатної кліті для дослідження та попередження передаварійного стану, пов’язаного з обривом смуги металу, що прокатується. Вказана система прийняття рішень побудована на основі бази даних електромеханічних процесів електроприводів дресирувального одноклітьового стана холодної прокатки цеху холодної прокатки №1 ПАТ «Запоріжсталь». На вході цієї системи задано напругу якірного кола двигуна розмотувального механізма, струм якірного кола двигуна розмотувального механізма, натяг смуги металу, що прокатується, на ділянці між розмотувачем та прокатною кліттю. На виході отримано загальний стан системи, який залежить від значень вхідних даних. Отримання вимірювальної інформації про параметри діагностування здійснено на основі даних давачів стуму та напруги, які встановлені на промисловому обладнанні. Інформацію про значення сили натягу смуги металу, що прокатується можна отримати як шляхом встановлення додаткових вимірювальних пристроїв, так і непрямим шляхом, використовуючи математичні моделі поточного радіусу рулона та лінійної швидкості смуги металу, що прокатується.
Наукова новизна. Удосконалено систему діагностики стана холодної прокатки шляхом введення до її складу нечіткої системи прийняття рішення на основі бази даних про електромеханічні процеси електроприводів розмотувального механізма і кліті, що дозволить попередити аварійний стан, обумовлений обривом смуги металу, що прокатується.
Практична цінність. Попередження обриву смуги металу, що прокатується на основі удосконаленої системи діагностики стана холодної прокатки, що використовує інформацію бази даних його електромеханічних процесів з метою підвищення ефективності процесу керування якістю продукції. Використовуючи повну упорядковану інформацію та досвід експлуатації стана холодної прокатки можна формувати технічні та технологічні рішення щодо модернізації діючого та розробки нового технологічного обладнання та систем автоматичного керування електроприводами прокатних станів
Моделювання автономних інверторів напруги джерел живлення однофазних асинхронних приводів
Get PDFPurpose. Development of original models of voltage inverters adapted to control a single-phase asynchronous motor with the subsequent prospect of creating automatic systems for improving the energy efficiency of household mechanisms, as well as developing educational complexes for studying the operation of frequency converters to form skills for their repair and tuning.Methodology. The provisions of the theory of electric machines, methods of synthesis of digital control systems, methods and methods of modeling in CAD electronic laboratory of the company NATIONAL INSTRUMENTS of the Multisim component, methods of circuit design were used for conducting research. Findings. Models of pulse distributors were developed and built for the cases of power supply of single-phase asynchronous motors with bridge inverters of separate and individual starting and working windings, half-bridge inverters with a bipolar power source and a three-phase inverter with control according to a 180-degree control diagram. Time diagrams of visual confirmation of the system's performance according to the declared principles have been obtained. Originality. A number of original switch diagrams of the power section of the models of impulse distributors of autonomous voltage inverters are proposed, taking into account the phase shift and the duration of the switching pauses of the switching arms of the power unit to avoid emergency modes, recommendations are given on the levels of generation frequencies that are fed to the input of the combinational circuit, the prospect of using this system as part of a single-phase asynchronous electric drive with the possibility of energy-efficient control is shown.Practical value. The proposed original model solutions for autonomous voltage inverters, which are adapted to work together with a single-phase IM, can be useful for developers of converter technology and become visual material for their use in the educational process for training specialists in specialty 141 "Electric power engineering, electrical engineering and electromechanics".Мета роботи. Розробка оригінальних моделей інверторів напруги адаптованих до управління однофазним асинхронним двигуном із подальшою перспективою побудови автоматичних систем підвищення енергоефективності побутових механізмів, а також розробки навчальних комплексів вивчення роботи перетворювачів частоти для формування навичок з їх ремонту та налагодження.
Методи досліджень. Для проведення досліджень використані положення теорії електричних машин, методи синтезу цифрових систем керування, способи та методи моделювання у САПР електронна лабораторія компанії NATIONAL INSTRUMENTS складової Multisim, методи схемотехнічного проектування.
Отримані результати. Розроблено та побудовано моделі розподільників імпульсів для випадків живлення однофазних асинхронних двигунів з мостовими роздільно-індивідуальними інверторами пускової та робочої обмоток, напівмостових інверторів із двополярним джерелом живленням та трифазного інвертора із керуванням за 180 градусною діаграмою управління. Отримано часові діаграми наочного підтвердження працездатності системи за задекларованими принципами.
Наукова новизна. Запропоновано ряд оригінальних діаграм перемикання ключів силової ланки моделей розподільників імпульсів автономних інверторів напруги із врахуванням фазового зсуву та тривалості пауз перемикання плечей силового блоку задля уникнення аварійних режимів, надано рекомендації щодо рівнів частот генерації, які подаються на вхід комбінаційних схем, показано перспективу використання даної системи у складі однофазного асинхронного електропривода із можливістю енергоефективного керування.
Практична цінність. Запропоновані оригінальні модельні рішення автономних інверторів напруги, які адаптовані до сумісної роботи із однофазним АД, можуть бути корисними для розробників перетворювальної техніки та стати наочним матеріалом для застосування їх у навчальному процесі із підготовки фахівців спеціальності 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка»
Підвищення якості стабілізації вихідного струму імпульсного перетворювача постійного струму, що працює на плазмову дугу
Get PDFPurpose. Improving the quality indicators of control processes for pulsed DC converters operating on an arc load, based on the construction of procedures for the synthesis of robust systems.
Methodology. A method of improving the quality of stabilization of the output current of a pulsed direct current converter based on a combination of disturbance control with control of the output current deviation from a given value (localization method) is considered.
Findings. The article deals with the solution of the optimization problems of the output current stabilization system of the pulsed direct current converter feeding the plasma arc under, among other things , stochastic external influences in connection with the problems of non-roughness and strict implementation of optimal regulators and the solution of optimization problems according to the quality of invariance. Methods for constructing optimal controllers are considered and the possibility of solving the optimization problem by the invariance property is established. Examples of solving deterministic and stochastic optimization tasks are given, taking into account the properties of roughness, structural and strict implementation of the stabilizing regulator.
Better accuracy of arc current stabilization in statics and dynamics is provided, which is confirmed by simulation modeling. The quality of arc current stabilization is achieved when using control systems based on the quality of invariance and solving optimization problems in the class of "good" regulators built on the basis of the localization method. Regulators calculated on the basis of the correlations of the localization method provide the required quality of the processes and have the property of roughness (robustness) in relation to the deviation of the object parameters from the nominal values in a wide range. If the object contains non-stationary parameters or its properties are not fully known, in this case it is better to use the localization method to calculate the controller.
Originality. We received further development of the procedure for the synthesis of optimal regulators and methods of solving optimization problems by the property of invariance.
Practical value. On the basis of the method of combined control and the concepts of localization, the optimal laws of control of free and forced movements of a one-dimensional system are synthesized. The latter, however, has the property of rudeness. The efficiency of the synthesized algorithms is illustrated by the results of mathematical modeling.Мета роботи. Підвищення показників якості процесів керування імпульсними перетворювачами постійного струму, які працюють на дугове навантаження, на основі побудови процедур синтезу робастних систем.
Методи дослідження. Розглянуто спосіб підвищення якості стабілізації вихідного струму імпульсного перетворювача постійного струму, що базується на поєднанні керування по збурюючому впливу з керуванням по відхиленню вихідного струму від заданого значення (метод локалізації).
Отримані результати. В статті розглянуто розв'язання задач оптимізації системи стабілізації вихідного струму імпульсного перетворювача постійного струму, що живить плазмову дугу при, в тому числі, стохастичних зовнішніх впливах зі зв'язком з проблемами негрубості та суворої реалізованості оптимальних регуляторів і вирішення задач оптимізації за якістю інваріантності. Розглядаються методи побудови оптимальних регуляторів та встановлюється можливість розв'язання задачі оптимізації за якістю інваріантності. Наводяться приклади вирішення детермінованих та стохастичних завдань оптимізації з урахуванням властивостей грубості, структурної та суворої реалізованості стабілізуючого регулятора.
Забезпечено кращу точність стабілізації струму дуги в статиці та динаміці, що підтверджується імітаційним моделюванням. Якість стабілізації струму дуги досягається під час використання систем керування за якістю інваріантності та розв'язання задач оптимізації в класі «хороших» регуляторів, побудованих на основі методу локалізації. Регулятори, розраховані на основі співвідношень методу локалізації, забезпечують необхідну якість процесів і мають властивість грубості (робастності) по відношенню до відхилення параметрів об'єкта від номіналів у широкому діапазоні. Якщо об'єкт містить нестаціонарні параметри або його властивості не повністю відомі, краще використовувати для розрахунку регулятора метод локалізації.
Наукова новизна. Отримали подальший розвиток процедури синтезу оптимальних регуляторів та методи вирішення задач оптимізації за властивістю інваріантності.
Практична цінність. На основі методу комбінованого керування та концепцій локалізації синтезовано оптимальні закони керування вільним та вимушеними рухами одновимірної системи. Остання при цьому має властивість грубості. Ефективність синтезованих алгоритмів ілюструється результатами математичного моделювання
Дослідження випромінюючого модуля системи енергетичного мене-джменту будівель
Get PDFPurpose. Improving the toolkit of interaction between sensors and the building control system using a triangular microstrip antenna.
Methodology. Mathematical modeling by the method of finite differences in the time domain.
Findings. The proposed technical solution consists in choosing the optimal design of the radiating module in the form of a triangular microstrip antenna, by means of mathematical modeling, the values of the geometric dimensions of the triangle, the thickness of the dielectric layer and the value of its dielectric constant, the overall dimensions of the radiating module, which ensure optimal coordination of the antenna with the power feeder in the form of a microstrip line. The developed computer model of the triangular microstrip antenna using the finite-difference method in the time domain allows conducting research on the parameters of this antenna that provide stable wireless communication between the system of sensors and the home automation control unit. The condition for increasing the degree of matching the impedance of the antenna and the supply line is the choice of the method of powering the antenna. It was established that the most optimal way of feeding a triangular antenna is the method of connecting the microstrip line to the middle of the side of the triangle, compared to the way of connecting the power line to the top of the triangle. The width of the microstrip power line was optimized according to the criterion of minimizing the module of the reflection coefficient at the antenna input. A study of the degree of matching the impedance of the antenna at operating frequencies of 2,4 and 7 GHz was carried out. At a frequency of 7 GHz, the magnitude of the reflection coefficient module is -23,6776 dB. The three-dimensional and two-dimensional radiation patterns of this antenna are calculated. The radiation pattern has an almost spherical shape, that is, it allows placing the radiating module in any orientation relative to the earth's surface. This allows the triangular microstrip antenna to be used as a radiating module of the building energy management system and the smart home system.
Originality. The study of the ways of feeding the triangular microstrip antenna allows to find the optimal coupling of the antenna with the power line, which ensures the formation of radiation characteristics that ensure effective interaction between the sensors and the building's energy management control system.
Practical value. The radiation characteristics of a triangular microstrip antenna obtained as a result of the study make it possible to use it to organize a wireless communication channel in a 4% operating frequency band.Мета роботи. Вдосконалення інструментарію взаємодії між сенсорами та системою керування будівлі за допомогою використання трикутної мікросмужкової антени.
Методи дослідження. Математичне моделювання методом кінцевих різниць у часовій області.
Отримані результати. Запропоноване технічне рішення полягає у виборі оптимальної конструкції випромінюючого модулю у формі трикутної мікросмужкової антени, шляхом математичного моделювання, значень геометричних розмірів трикутника, товщини діелектричного шару та значення його діелектричної проникності, загальних розмірів випромінюючого модулю які забезпечують оптимальне узгодження антени з фідером живлення у вигляді мікросмужкової лінії. Розроблено комп'ютерну модель трикутної мікросмужкової антени методом кінцевих різниць у часовій області дозволяє провести дослідження щодо параметрів даної антени, які забезпечують стійкий бездротовий зв’язок між системою давачів (сенсорів) та блоком керування автоматизацією будинка. Умовою підвищення ступеня узгодження антени із лінією живлення вибір способу живлення антени. Встановлено, що найбільш оптимальним способом живлення трикутної антени є спосіб приєднання мікросмужкової лінії до середини сторони трикутника, у порівнянні зі способом приєднання лінії живлення до вершини трикутника. Проведено оптимізацію ширини мікросмужкової лінії живлення по критерію мінімізації модуля коефіцієнта відбиття на вході антени. Проведено дослідження ступеня узгодженості антени на робочих частотах 2,4 та 7 ГГц. На частоті 7 ГГц величина модуля коефіцієнта відбиття складає -23,6776 дБ. Розраховані тривимірна та двовимірні діаграми спрямованості даної антени. Діаграма спрямованості має майже сферичну форму, тобто дозволяє розміщувати випромінюючий модуль у довільній орієнтації щодо земної поверхні. Це дозволяє використовувати трикутну мікросмужкову антену у якості випромінюючого модуля системи енергетичного менеджменту будівель та системи розумний дім.
Наукова новизна. Дослідження способів живлення трикутної мікросмужкової антени дозволяє знайти оптимальне узгодження антени із лінією живлення, що забезпечує формування характеристик випромінювання які забезпечують ефективну взаємодію між давачами (сенсорами) та системою керування енергетичного менеджменту будівлі.
Практична цінність. Отримані в результаті дослідження характеристик випромінювання трикутної мікросмужкової антени дозволяють використовувати її для організації бездротового каналу зв’язку в 4% смузі робочих частот.Мета роботи. Вдосконалення інструментарію взаємодії між сенсорами та системою керування будівлі за допомогою використання трикутної мікросмужкової антени.
Методи дослідження. Математичне моделювання методом кінцевих різниць у часовій області.
Отримані результати. Запропоноване технічне рішення полягає у виборі оптимальної конструкції випромінюючого модулю у формі трикутної мікросмужкової антени, шляхом математичного моделювання, значень геометричних розмірів трикутника, товщини діелектричного шару та значення його діелектричної проникності, загальних розмірів випромінюючого модулю які забезпечують оптимальне узгодження антени з фідером живлення у вигляді мікросмужкової лінії. Розроблено комп'ютерну модель трикутної мікросмужкової антени методом кінцевих різниць у часовій області дозволяє провести дослідження щодо параметрів даної антени, які забезпечують стійкий бездротовий зв’язок між системою давачів (сенсорів) та блоком керування автоматизацією будинка. Умовою підвищення ступеня узгодження антени із лінією живлення вибір способу живлення антени. Встановлено, що найбільш оптимальним способом живлення трикутної антени є спосіб приєднання мікросмужкової лінії до середини сторони трикутника, у порівнянні зі способом приєднання лінії живлення до вершини трикутника. Проведено оптимізацію ширини мікросмужкової лінії живлення по критерію мінімізації модуля коефіцієнта відбиття на вході антени. Проведено дослідження ступеня узгодженості антени на робочих частотах 2,4 та 7 ГГц. На частоті 7 ГГц величина модуля коефіцієнта відбиття складає -23,6776 дБ. Розраховані тривимірна та двовимірні діаграми спрямованості даної антени. Діаграма спрямованості має майже сферичну форму, тобто дозволяє розміщувати випромінюючий модуль у довільній орієнтації щодо земної поверхні. Це дозволяє використовувати трикутну мікросмужкову антену у якості випромінюючого модуля системи енергетичного менеджменту будівель та системи розумний дім.
Наукова новизна. Дослідження способів живлення трикутної мікросмужкової антени дозволяє знайти оптимальне узгодження антени із лінією живлення, що забезпечує формування характеристик випромінювання які забезпечують ефективну взаємодію між давачами (сенсорами) та системою керування енергетичного менеджменту будівлі.
Практична цінність. Отримані в результаті дослідження характеристик випромінювання трикутної мікросмужкової антени дозволяють використовувати її для організації бездротового каналу зв’язку в 4% смузі робочих частот
Оцінка параметрів магнітного редуктора для автономної вітроустановки при зміні швидкості вітру
Get PDFPurpose. To evaluate the parameters and characteristics of the magnetic gearbox at constant and variable wind speed as part of an autonomous wind power plant.
Methodology. Analysis of existing methods of mathematical modeling of magnetic gearboxes. Numerical methods of mathematical modeling based on finite elements. Numerical methods of processing the obtained results.
Findings. A two-dimensional field mathematical model has been developed to estimate the parameters and characteristics of the magnetic gearbox at variable and constant wind speed. With the help of the developed model, the electromagnetic field, parameters and characteristics of the magnetic gearbox were analyzed both at a constant and at a variable speed of rotation. In particular, it was found that the magnetic system of the reducer does not reach saturation, while the average values of magnetic induction in the structural elements of the reducer remain within the permissible values for the used materials and grades of steel. The obtained data on the average values of the electromagnetic moments of the outer (high-speed) rotor and the inner rotor make it possible to understand the relationship between them and their influence on the operation of the system. A conclusion was made about the uneven distribution of induction along the middle line in the air gap, which is caused by the presence of a modulator in the design of the reducer. In addition, according to the obtained results, the change in wind speed affects the speed of rotation of the magnetic gearbox and the magnitude of the electromagnetic moments of the high-speed and low-speed rotors. Such information helps to understand the dynamics of system operation under different environmental conditions. The results obtained in the study are important for further improvement of the magnetic reducer design and ensuring more efficient operation of the low-power wind turbine. They can be used to optimize the structure and increase its productivity, which will contribute to the development of wind energy and the green energy industry in general. The average value of the electromagnetic moment of the outer (high-speed) rotor is about 7.4 N∙m, while for the inner rotor the value of the electromagnetic moment is about 66 N∙m. The ratio of the moments of the outer and inner rotors is 8.92, which correlates with the reduction factor of the gear under study.
Originality. A two-dimensional field mathematical model has been developed, which takes into account the change in the parameters and characteristics of the magnetic gearbox when the wind speed changes and the random rotation speed of the wind generator rotor.
Practical value. The results of the research of the magnetic reducer for a low-power wind turbine have an important contribution to the development of wind energy, contribute to increasing the efficiency and reliability of energy production, and contribute to the creation of a more sustainable and environmentally friendly energy complex.Мета роботи. Провести оцінку параметрів та характеристик магнітного редуктора при постійній та змінній швидкості вітру у складі автономної вітроелектроустановки.
Методи дослідження. Аналіз існуючих методів математичного моделювання магнітних редукторів. Чисельні методи математичного моделювання на основі скінченних елементів. Чисельні методи обробки отриманих результатів.
Отримані результати. Розроблено двовимірну польову математичну модель для оцінки параметрів та характеристик магнітного редуктора при змінній та постійній швидкості вітру. За допомогою розробленої моделі проаналізовано електромагнітне поле, параметри та характеристики магнітного редуктора як при постійній, так і при змінній швидкості обертання. Зокрема, було виявлено, що магнітна система редуктора не досягає насичення, при цьому середні значення магнітної індукції в конструктивних елементах редуктора залишаються в межах допустимих значень для використовуваних матеріалів та марок сталі. Отримані дані про середні значення електромагнітних моментів зовнішнього (високошвидкісного) ротора та внутрішнього ротора дозволяють зрозуміти взаємозв'язок між ними та їх вплив на роботу системи. Зроблено висновок про нерівномірний розподіл індукції вздовж середньої лінії в повітряному проміжку, який зумовлений присутністю модулятора в конструкції редуктора. Крім того, відповідно до отриманих результатів, зміна швидкості вітру впливає на швидкість обертання магнітного редуктора та величини електромагнітних моментів високошвидкісного та низькошвидкісного роторів. Такі відомості допомагають зрозуміти динаміку роботи системи при різних умовах зовнішнього середовища. Отримані в дослідженні результати мають важливе значення для подальшого вдосконалення конструкції магнітного редуктора та забезпечення більш ефективної роботи вітроустановки малої потужності. Вони можуть бути використані для оптимізації конструкції та підвищення його продуктивності, що сприятиме розвитку вітроенергетики та зеленій енергетичній промисловості в цілому. Середнє значення електромагнітного моменту зовнішнього (високошвидкісного) ротора становить приблизно 7,4 Н∙м, тоді як для внутрішнього ротора величина електромагнітного моменту складає близько 66 Н∙м. Відношення моментів зовнішнього та внутрішнього роторів становить 8,92, що корелюється із коефіцієнтом редукції досліджуваного редуктора.
Наукова новизна. Розроблено двовимірну польову математичну модель, що враховує зміну параметрів та характеристик магнітного редуктора при зміні швидкості вітру та випадкової швидкості обертання ротора вітрогенератора.
Практична цінність. Результати дослідження магнітного редуктора для вітроустановки малої потужності мають важливий внесок у розвиток вітроенергетики, сприяють підвищенню ефективності та надійності виробництва енергії та сприяють створенню більш сталого та екологічно чистого енергетичного комплексу..
Ключові слова: магнітний редуктор, вітроустановка, польова математична модель, електромагнітне поле, оптимізація конструкції, вітроенергетика
Спектральний метод прискореного моделювання електричних кіл що містять тиристори
No full textPurpose. The development of transient processes calculation method in electric circuits with thyristors based on the use of functions approximation by orthogonal polynomials.
Methodology. Functions approximation by orthogonal polynomials, numerical methods of differential equations integration, matrix methods, programming, theory of electric circuits.
Obtained results. The method of solution function polynomial approximation of integro-differential equations of state, which describes the transient processes of an electric circuit with thyristors, is used in this paper. The used method showed the advantages over other known methods in increasing the accuracy and reducing the simulation time of transient electrical processes by more than 6 times.
Findings. The solution is approximated by a series of Chebyshev polynomials. The integro-differential equations of state are transformed into linear algebraic equations for special depiction of the solution functions. The depiction of functions of true currents in the equivalent circuit is interpreted as direct currents. Such a schematic model creates visibility for a researcher performing simulation of transient electrical processes.
Practical value. The proposed methods discover the possibility of using the apparatus of direct current electric circuits’ theory for transient processes in complex schemes modeling with thyristors.Мета роботи. Розробка методу розрахунку перехідних процесів в електричних колах з тиристорами на основі використання апроксимації функцій ортогональними поліномами.
Методи дослідження. Апроксимація функцій ортогональними поліномами, числові методи інтегрування диференціальних рівнянь, матричні методи, програмування, теорія електричних кіл.
Отримані результати. У роботі використаний метод поліноміальної апроксимації функції розв'язку інтегро-диференціальних рівнянь стану, які описує перехідні процеси електричного кола, що містить тиристори. використаний метод показав переваги перед іншими відомими методами у підвищенні точності та зниженні часу моделювання перехідних електричних процесів більш, ніж у 6 разів.
Наукова новизна. Рішення апроксимується рядом по поліномах Чебишова. інтегро-диференціальні рівняння стану перетворюються на лінійні алгебраїчні рівняння для спеціальних зображень функцій рішення. у схемі заміщення зображення функцій істинних струмів інтерпретуються як постійні струми. така схемна модель створює наочність досліднику, що виконує моделювання перехідних електричних процесів.
Практична цінність. Запропоновані методи відкривають можливість використання апарату теорії електричних кіл постійного струму для моделювання перехідних процесів у складних схемах, що містять тиристори
Дослідження розподілу гармонічних компонентів потужності в силовій схемі динамічного відновлювача напруги
Get PDFPurpose. Investigation of the distribution of harmonic power components in the power circuit of a dynamic voltage restorer.
Methodology. On the basis of the differential equations of the power circuit of a dynamic restorer, a search for the relationship between the mode parameters and the parameters of the circuit elements is performed. On the basis of the obtained expressions, a model of a dynamic voltage regulator was created using the methods of mathematical modeling in the visual programming environment..
Findings. The equations that reflect the relationship between the mode parameters of a dynamic voltage restorer and the parameters of circuit elements are obtained. As a result of modeling the mode with different harmonic composition of current and voltage, the following features of the distribution of instantaneous power components are revealed.
Originality. It has been established that the presence of different current and voltage harmonics acting in the transformer of a dynamic restorer causes additional power harmonics that are transformed in the windings. It is noted that the low-frequency power harmonics of the LC filter dominate on the capacitor, which is connected in parallel to the transformer winding, while the level of high-frequency components caused by PWM modulation for the capacitor and the filter choke differ slightly. The zero-frequency power component of the storage capacitor corresponds to a tripled zero-time power component at the output of the converter, which is due to its operation in three phases. This cannot be extended to the second and third harmonics of the powers of the converter and the capacitor; these components are absent in the latter, which is due to energy exchange processes between the phases of the converter.
Practical value. Using the obtained expressions, the principle of determining the parameters of the elements of the power circuit of a dynamic voltage restorer, in particular, the storage elements, is formulated.Мета роботи. Дослідження розподілу гармонічних компонентів потужності в силовій схемі динамічного відновлювача напруги.
Методи дослідження. На підставі диференційних рівнянь кіл силової схеми динамічного відновлювача виконано пошук зв'язку параметрів режиму з параметрами елементів схеми. На основі отриманих виразів використовуючи методи математичного моделювання в середовищі візуального програмування створено модель динамічного відновлювача напруги.
Отримані результати. Отримані рівняння, які відбивають зв'язок параметрів режимудинамічного відновлювача напруги з параметрами елементів схеми. В результаті моделювання режиму з різним гармонійним складом струму та напруги виявлені особливості розподілу компонентів миттєвої потужності.
Наукова новизна. Встановлено, що наявність різних гармонік струму та напруги, які діють в трансформаторі динамічного відновлювача, викликає додаткові гармоніки потужності, які трансформуються в обмотках. Відмічено, що низькочастотні гармоніки потужності LC-фільтра домінують на конденсаторі, який паралельно підключений до обмотки трансформатора, в той же час рівень високочастотних складових, зумовлених ШІМ-модуляцією, для конденсатора і дроселя фільтра відрізняються незначно. Компонента потужності нульової частоти накопичуючого конденсатора відповідає потроєній комопоненті потужності нульової частоти на виході преретворювача, що зумовлено його роботою на три фази. Це не можна повсюдити на другу та третю гармоніки потужностей перетворювача та конденсатора, в останньому ці складові відсутні, що зумовлено енергообмінними процесами між фазами перетворювача.
Практична цінність. За допомогою отриманих виразів сформульовано принцип визначення параметрів елементів силової схеми динамічного відновлювача напруги, зокрема накопичувальних елементів
Система запобігання буксування електромобіля на основі контролера нечіткої логіки
Get PDFPurpose. Development of a functional diagram of a slip prevention system, build a mathematical model, synthesize a fuzzy regulator, simulate and confirm the system's performance.
Methodology. Mathematical analysis and modeling.
Findings. The structure is substantiated and the linguistic variables of the fuzzy regulator are determined. The choice of the number of terms of the input and output variables of the fuzzy controller is made, proceeding from the minimization of the number of logical processing rules. The terms of the linguistic variables of the fuzzy controller are selected in the form of the simplest triangular for the mean values of the range of their definition and trapezoidal for the limit values. Logical processing rules were developed. The choice of the fuzzy inference algorithm was made and the defuzzification parameters were determined. A computer model of the slip prevention system was built using the Fuzzy logic toolbox of the MATLAB package and was framed using 9 logic processing rules. Computer simulation of the acceleration of an electric vehicle with subsequent slipping by one and two wheels has been carried out. The system maintains the inconsistency of wheel speeds with the electric vehicle speed at a constant set level of 1.5s-1 - in accordance with the formulated identification algorithm and completely prevents excessive slipping.
Originality. The built-in phase regulator ensures minimization of the discrepancy between the speed of the wheel rotation and the linear speed of the electric vehicle, which in turn minimizes slippage and provides the maximum possible torque relative to the moment of installation.
Practical value. Computer simulation was carried out for two modes: acceleration with a collision with a surface with a reduced coefficient of adhesion (0.1) with one wheel and acceleration with a collision with a surface with a reduced coefficient of adhesion (0.1) with two wheels. The system completely prevents excessive slipping.Мета роботи. Розробка функціональної схеми системи запобігання ковзанню, побудова математичної моделі, синтез нечіткого регулятора, моделювання та підтвердження працездатності системи.
Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання.
Отримані результати. Обґрунтовано структуру та визначено лінгвістичні змінні фазі регулятора. Зроблено вибір кількості термів вхідних і вихідних змінних фазі регулятора, виходячи з мінімізації кількості правил логічної обробки. Здійснено вибір термів лінгвістичних змінних фазі регулятора у вигляді найпростіших трикутних для середніх значень діапазону їх визначення та трапецеїдальних для граничних значень. Розроблено правила логічної обробки. Здійснено вибір алгоритму нечіткого виведення та визначено параметри дефазифікації. Побудована комп’ютерна модель системи запобігання буксування з використанням Fuzzy logic toolbox пакета MATLAB та була побудована з використанням 9 правил логічної обробки. Проведено комп’ютерне моделювання розгону електромобіля з наступним буксуванням одним та двома колесами. Система підтримує неузгодженість швидкостей коліс зі швидкістю електромобіля на постійному заданому рівні 1,5 с-1 – відповідно до сформульованого алгоритма ідентифікації і повністю запобігає надмірному буксуванню.
Наукова новизна. Побудований фазі регулятор забезпечує мінімізацію невідповідності швидкості обертання колеса лінійної швидкості руху електромобіля, що в свою чергу мінімізує пробуксовку і забезпечує максимально можливий момент, що крутить, відносно до моменту установки.
Практична цінність. Комп'ютерне моделювання проводилося для двох режимів: розгін з наїздом на поверхню зі зниженим коефіцієнтом зчеплення (0,1) одним колесом та розгін з наїздом на поверхню зі зниженим коефіцієнтом зчеплення (0,1) двома колесами. Система повністю запобігає надмірному ковзанню.Мета роботи. Розробка функціональної схеми системи запобігання ковзанню, побудова математичної моделі, синтез нечіткого регулятора, моделювання та підтвердження працездатності системи.
Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання.
Отримані результати. Обґрунтовано структуру та визначено лінгвістичні змінні фазі регулятора. Зроблено вибір кількості термів вхідних і вихідних змінних фазі регулятора, виходячи з мінімізації кількості правил логічної обробки. Здійснено вибір термів лінгвістичних змінних фазі регулятора у вигляді найпростіших трикутних для середніх значень діапазону їх визначення та трапецеїдальних для граничних значень. Розроблено правила логічної обробки. Здійснено вибір алгоритму нечіткого виведення та визначено параметри дефазифікації. Побудована комп’ютерна модель системи запобігання буксування з використанням Fuzzy logic toolbox пакета MATLAB та була побудована з використанням 9 правил логічної обробки. Проведено комп’ютерне моделювання розгону електромобіля з наступним буксуванням одним та двома колесами. Система підтримує неузгодженість швидкостей коліс зі швидкістю електромобіля на постійному заданому рівні 1,5 с-1 – відповідно до сформульованого алгоритма ідентифікації і повністю запобігає надмірному буксуванню.
Наукова новизна. Побудований фазі регулятор забезпечує мінімізацію невідповідності швидкості обертання колеса лінійної швидкості руху електромобіля, що в свою чергу мінімізує пробуксовку і забезпечує максимально можливий момент, що крутить, відносно до моменту установки.
Практична цінність. Комп'ютерне моделювання проводилося для двох режимів: розгін з наїздом на поверхню зі зниженим коефіцієнтом зчеплення (0,1) одним колесом та розгін з наїздом на поверхню зі зниженим коефіцієнтом зчеплення (0,1) двома колесами. Система повністю запобігає надмірному ковзанню