Дисертації та автореферати

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/16999

Електронна повнотекстова колекція авторефератів та дисертацій, упорядкована за назвами спеціальностей

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 8 з 8

Удосконалення системи стабілізації швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарата
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Грудініна, Ганна Сергіївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування (15 – Автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерство освіти і науки України, Харків, 2023. Об’єктом дослідження є процес стабілізації швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарата в косому потоці води. Предметом дослідження є корекція швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарата, коли рушійно-кермовий пристрій працює у косому потоці води. В результаті проведених досліджень в роботі представлено аналіз існуючих проектів автономних ненаселених підводних апаратів (АНПА), визначено конструктивні та функціональні особливості АНПА, типові режими руху підводних апаратів. Розроблено структуру регуляторів швидкістю руху підводного апарату у складі системи автоматичного керування. Застосовано математичну модель динаміки АНПА як складову частину системи автоматичного керування швидкістю руху апарату. Математичну модель АНПА доповнено рівняннями рушійно-кермових пристроїв (РКП) типу «гвинт – кермо», «гребний гвинт – поворотна насадка» та «поворотна гвинтова колонка» у якості об’єктів керування. Доведено працездатність синтезованої моделі АНПА з рушійно-кермовим пристроєм. Розроблено оптимальний за швидкодією регулятор швидкості руху підводного апарата. Синтезовано в системі Simulink Matlab розроблений регулятор на базі штучної нейронної мережі. Проведено дослідження залежності упору рушійно-кермового пристрою від кута набігання потоку, методом комп’ютерного моделювання. Розроблено структуру САК АНПА з регулятором швидкості руху апарату та регулятором стабілізації упору РКП при роботі в косому потоці. Представлено результати моделювання плоского криволінійного руху АНПА з розробленими моделями РКП. Представлено результати Computational Fluid Dynamics (CFD) моделювання роботи: гвинта в напрямній насадці (типу PN160-1) у косому потоці; гвинта в поворотній насадці (типу PN160-2) з заданими кутами перекладки насадки; поворотної гвинтової колонки. Представлено результати моделювання роботи системи автоматичного керування швидкістю руху АНПА з стабілізацією упору РКП при плоскому криволінійному русі підводного апарата. З представлених графіків видно, що розроблена САК ефективно компенсує відхилення упору рушійного пристрою. Результати моделювання зведені до таблиць, за якими можна оцінити ефективність роботи САК при різних режимах руху АНПА. Наведено порівняльну характеристику роботи оптимального за швидкодією регулятора швидкістю руху АНПА та класичного ПІД регулятора. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на підставі теоретичних та експериментальних досліджень здобувачем вперше: - вперше на основі математичної моделі динаміки автономного ненаселеного підводного апарату розроблено оптимальну за швидкодією систему автоматичного керування, яка дає змогу змінювати швидкість руху підводного апарата з будь-якої початкової на будь-яку кінцеву за мінімальний проміжок часу з компенсацією дії зовнішнього збурення; - удосконалено оптимальну за швидкодією систему автоматичного керування швидкістю руху АНПА шляхом застосування штучної нейронної мережі у якості регулятора ступінчатою зміною швидкості апарата, що дає змогу зменшити час на прийняття рішення; - вперше на основі розробленої математичної моделі АНПА отримано діаграми залежності упору гребного гвинта від швидкості та кута потоку води, які за характером впливу дії косого потоку на рушійно-кермовий пристрій повністю відповідають результатам, отриманим експериментальним шляхом у дослідних басейнах, що утворює теоретичну основу для синтезу високоточної системи автоматичного керування рухом АНПА при плоскому криволінійному русі; - вперше методом апроксимації експериментальних даних на базі штучної нейронної мережі синтезовано автоматичну систему стабілізації швидкості руху АНПА, підвищення точності роботи якої досягається за рахунок стабілізації упору рушійного пристрою під час функціонування рушія в косому потоці води. Практичне застосування отриманих у дисертації наукових результатів, зокрема, синтезованої системи автоматичного керування швидкістю руху підводного апарата, з уточненням значення упору рушія, що працює у косому потоці води, утворює теоретичну основу для побудови та серійного виробництва автономних ненаселених підводних апаратів. Математичну модель динаміки автономного ненаселеного підводного апарата, рушійно-кермовий пристрій якого функціонує у скошеному потоці води, використано у курсовому та дипломному проектуванні магістрів за освітньо-професійною програмою «Морська робототехніка» спеціальності 141 – «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка». Наукові положення і результати, викладені в дисертаційній роботі та винесені на захист, отримані особисто здобувачкою. Серед них: визначення мети, постановки завдань досліджень; аналіз існуючих проектів автономних ненаселених підводних апаратів; розробка структури регуляторів, що входять до складу системи автоматичного керування; синтез в Simulink регулятору швидкості на базі математичної моделі динаміки АНПА, розробленої науковою школою «Підводна техніка» Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова; вибірка даних для навчання нейронної мережі у складі оптимального за швидкодією регулятора; модель динаміки АНПА з рівняннями рушійно-кермових пристроїв типу «гвинт – кермо», «гребний гвинт – поворотна насадка» та «поворотна гвинтова колонка». Особисто здобувачем розроблено імітаційну модель для моделювання плоского криволінійного руху АНПА. Шляхом математичного моделювання проведено дослідження гідродинамічних параметрів застосованих типів рушійно-кермових пристроїв при плоскому криволінійному русі. Виконано оцінку працездатності розроблених моделей за результатами CFD моделювання застосованих в роботі типів РКП. Розроблено та реалізовано в системі Simulink структуру САК АНПА з регулятором швидкості руху апарату та регулятором стабілізації упору РКП при роботі в косому потоці. Основні наукові та практичні результати роботи оприлюднені та обговорені на конференціях: Всеукраїнській науково-технічній конференції студентів, аспірантів, молодих вчених з міжнародною участю «Електротехніка і електромеханіка» (2008 р., м. Миколаїв); Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів, молодих вчених «Інформаційно-керуючі системи і комплекси» (2009 р., 2010 р., м. Миколаїв); Міжнародній науково-технічній конференції «Проблеми автоматики та електрообладнання транспортних засобів» (2009 р., 2010 р., м. Миколаїв); Всеукраїнській науково-технічній конференції з міжнародною участю «Сучасні проблеми автоматики та електротехніки» (2015 р., 2018 р., м. Миколаїв); Всеукраїнській науково-технічній конференції з міжнародною участю «Підводна техніка та технології» (2015 р., 2016 р., 2021 р., м. Миколаїв); Міжнародній науково-технічній конференції «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці» (2017 р., 2020 р., 2021 р., м. Миколаїв); Х Міжнародній науково-практичній конференції «Сучасні інформаційні та інноваційні технології» (2018 р., м. Херсон); Всеукраїнській науково-технічній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Автоматика та електротехніка» (2021 р., м. Миколаїв). Основні результати дисертації опубліковано в 22 працях, у тому числі у 7 статтях наукових видань України, з них 4 статті у фахових виданнях, 1 стаття у журналі, який включено до наукометричної бази Scopus.
Удосконалення системи стабілізації швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарата
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Грудініна, Ганна Сергіївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2023. В дисертаційній роботі вирішено актуальне наукове завдання стабілізації швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарату при плоскому криволінійному русі. Розроблено систему автоматичного керування швидкістю руху підводного апарату, що складається з двох регуляторів: оптимального регулятора швидкості руху АНПА та регулятора стабілізації упору рушійно-кермового пристрою при роботі у косому потоці води. Оптимальний регулятор працює за критерієм мінімізації тривалості перехідного процесу при зміні швидкості руху підводного апарату. Регулятор стабілізації упору корегує значення сигналу керування в залежності від умов функціонування рушійного пристрою. Розроблена САК дозволяє максимально швидко змінювати швидкість руху АНПА і підтримувати її на заданому рівні.
Синтез електромеханічних систем вітроенергетичних установок з аеродинамічним мультиплікуванням
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Алексієвський, Дмитро Геннадійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 "Електротехнічні комплекси та системи" (14 - Електрична інженерія) - Запорізький національний університет, Запоріжжя, 2020. Подана до захисту до спеціалізованої вченої ради Д 64.050.04 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут". Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми, що полягає у розвитку теоретичних засад синтезу електромеханічних систем вітроенергетичних установок (ВЕУ) з аеродинамічним мультиплікуванням (АДМ), які забезпечують максимальну ефективність роботи ВЕУ з точки зору відбору потужності від вітрового потоку та підвищення їх експлуатаційної надійності. Запропонована узагальнена математична модель вітроелектрогенеруючої системи ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням, яка дозволяє отримувати теоретичні залежності, що описують властивості даної системи, в узагальненій формі з метою їх використання при проектуванні даних систем. Запропоновано графоаналітичний метод аналізу ефекту автооптимізації, який дозволив: дати теоретичне пояснення причин появи цього ефекту та виявити умови, що необхідні для його виникнення, намітити шляхи його більш ефективного використання. Запропоновано спосіб декомпозиції електромеханічної системи та методику побудови схем трактів перетворення енергії в цих системах, які дозволяють розглядати широкий клас електромеханічних систем ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням з єдиних теоретичних позицій, проводити їх аналіз та класифікацію за структурними ознаками, виявляти ці ознаки завдяки наочній візуалізації. Запропоновано спосіб синтезу візуально-блочних моделей електромеханічних систем ВЕУ з АДМ, який значно скорочує терміни проведення даного синтезу та значно зменшує ймовірність помилок при моделюванні. Розроблено формалізований алгоритм перетворення візуально-блочної моделі електротехнічного комплексу ВЕУ з АДМ, який дозволяє значно скоротити створення математичного опису електромеханічної системи ВЕУ з АДМ як об'єкту управління, що використовується при синтезі її систем управління. Розроблено алгоритм моментного керування електромеханічною системою ВЕУ з АДМ, який дозволяє використовувати аеромеханічну систему ВЕУ з АДМ з жорсткою аеродинамічною конструкцією первинного вітроколеса, що значно зменшує капітальні та експлуатаційні витрати на ВЕУ та підвищує її експлуатаційну надійність. Шляхом математичного моделювання отримано залежності величини перевищення потужності, під час перехідного процесу при реалізації алгоритму моментного управління електромеханічною системою ВЕУ з АДМ, від середнього значення, амплітуди та частоти коливання вітрового потоку, що дозволяє проводити розрахунок встановленої потужності компонентів електрообладнання ВЕУ. В результаті модельного експерименту отримано характеристики впливу параметрів системи на величину вихідної потужності, що дозволило визначити оптимальні режими керування електромеханічною системою ВЕУ з АДМ. За допомогою експериментальної ВЕУ було підтверджено працездатність запропонованого способу моментного управління ВЕУ з АДМ. Розроблено схему та алгоритм функціонування імітатору аеромеханічної підсистеми, який дозволяє створити стенд для випробування електрообладнання ВЕУ з АДМ в лабораторних або цехових умовах як на стадії розробки нового електрообладнання, так і при випробуванні електрообладнання при серійному виробництві цих систем. Результати роботи було використано при проектуванні електрообладнання ВЕУ з АДМ ТГ-750, ТГ-1000 ВАТ «НДІ «Перетворювач» (м. Запоріжжя) і КБ «Конкорд» (м. Дніпро) та в перспективній розробці КБ «Голубенко» ВАТ «Згода» (м. Дніпро) ВЕУ з АДМ ТГ-2100 потужністю 2100 кВт.
Синтез електромеханічних систем вітроенергетичних установок з аеродинамічним мультиплікуванням
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Алексієвський, Дмитро Геннадійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 "Електротехнічні комплекси та системи" - Запорізький національний університет, Запоріжжя, 2020. Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми, що полягає у розвитку теоретичних засад синтезу електромеханічних систем вітроенергетичних установок з аеродинамічним мультиплікуванням, які забезпечують максимальну ефективність роботи ВЕУ з точки зору відбору потужності від вітрового потоку та підвищення їх експлуатаційної надійності. Запропонована узагальнена математична модель вітроелектрогенеруючої системи ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням, яка дозволяє отримувати теоретичні залежності, що описують властивості даної системи, в узагальненій формі з метою їх використання при проектуванні даних систем. Запропоновано графоаналітичний метод аналізу ефекту автооптимізації, який дозволив: дати теоретичне пояснення причин його появи та виявити умови, що необхідні для виникнення цього ефекту, намітити шляхи його більш ефективного використання. Запропоновано спосіб декомпозиції електромеханічної системи та методику побудови схем трактів перетворення енергії в цих системах, які дозволяють розглядати широкий клас електромеханічних систем ВЕУ з аеродинамічним мультиплікуванням з єдиних теоретичних позицій, проводити їх аналіз та класифікацію за структурними ознаками, виявляти ці ознаки завдяки наочній візуалізації. Запропоновано спосіб синтезу візуально-блочних моделей електромеханічних систем ВЕУ з АДМ, який значно скорочує терміни проведення даного синтезу та значно зменшує ймовірність помилок при моделюванні. Розроблено формалізований алгоритм перетворення візуально-блочної моделі електротехнічного комплексу ВЕУ з АДМ, який дозволяє значно скоротити створення математичного опису електромеханічної системи ВЕУ з АДМ як об'єкту управління, що використовується при синтезі її систем управління. Розроблено алгоритм моментного управління електромеханічною системою ВЕУ з АДМ, який дозволяє використовувати аеромеханічну систему ВЕУ з АДМ з жорсткою аеродинамічною конструкцією первинного вітроколеса, що значно зменшує капітальні та експлуатаційні витрати на ВЕУ та підвищує її експлуатаційну надійність. Шляхом математичного моделювання отримано залежності величини перевищення потужності під час перехідного процесу, при реалізації алгоритму моментного управління електромеханічною системою ВЕУ з АДМ, від середнього значення, амплітуди та частоти коливання вітрового потоку, що дозволяє проводити розрахунок встановленої потужності компонентів електрообладнання ВЕУ. В результаті модельного експерименту отримано характеристики впливу параметрів системи на величину вихідної потужності, що дозволило визначити оптимальні режими управління електромеханічною системою ВЕУ з АДМ. За допомогою експериментальної ВЕУ було підтверджено працездатність запропонованого способу моментного управління ВЕУ з АДМ. Розроблено схему та алгоритм функціонування імітатору аеромеханічної підсистеми, який дозволяє створити стенд для випробування електрообладнання ВЕУ з АДМ в лабораторних або цехових умовах як на стадії розробки нового електрообладнання, так і при випробуванні електрообладнання при серійному виробництві цих систем. Результати роботи було використано при проектуванні електрообладнання ВЕУ з АДМ ТГ-750 та ТГ-1000 ВАТ «НДІ «Перетворювач» (м. Запоріжжя) і КБ «Конкорд» (м. Дніпро) та у перспективній розробці КБ «Голубенко» ВАТ «Згода» (м. Дніпро) ВЕУ з АДМ ТГ-2100 потужністю 2100 кВт.
Структурний та параметричний синтез систем автоматичного керування лінійними електродвигунами моношпального стрілочного переводу
(НТУ "ХПІ", 2017) Маслій, Андрій Сергійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі вдосконалення мікропроцесорної системи автоматичного керування безредукторним регульованим електроприводом стрілочного переводу моношпального типу на базі лінійного двигуна для отримання заданого закону керування рухом гостряків та зменшення часу переводу стрілки. Стрілочний перевід є основним виконавчим елементом систем залізничної автоматики. Системи, розроблені в 70-80 роках минулого століття, в багаторічній практиці роботи показали себе з позитивного боку, але на сьогоднішній день вони не можуть впоратися з новими проблемами, функціями і завданнями. Вирішення цього завдання вимагає застосування нових двигунів, а також створення спеціалізованих систем автоматичного керування. Крім того, розвиток мікросхемотехніки дає можливість створення мікропроцесорних систем керування, а також розширення функціональних можливостей приводу, використання безконтактних датчиків нового покоління, застосування електронної перетворювальної техніки, захисту двигуна під час переводу без використання фрикційного зчеплення. У дисертаційній роботі розроблено математичну модель стрілочного переводу з урахуванням характеристики навантаження. Ідентифіковано параметри лінійних двигунів для стрілочного переводу з урахуванням габаритів шпали. Обґрунтовано рекомендації щодо зміни конструкції стрілочного переводу, а саме – повний перехід до поступального руху, що дозволяє значно знизити коливальний процес в кінематичній лінії. Синтезовано ПІД-регулятор швидкості для індукторної лінійної машини методом Чина – Хронса – Ресвіка, а також нейронний регулятор положення для машини електромагнітного типу методами генетичних алгоритмів. Це дозволило поліпшити динаміку роботи електроприводу стрілочного переводу в різних режимах та захистити елементи електродвигуна від пошкодження. У розробленому макетному зразку реалізовано запропоновані алгоритми управління електроприводом стрілочного переводу моношпального типу.
Структурний та параметричний синтез систем автоматичного керування лінійними електродвигунами моношпального стрілочного переводу
(НТУ "ХПІ", 2018) Маслій, Андрій Сергійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі вдосконалення мікропроцесорної системи автоматичного керування безредукторним регульованим електроприводом стрілочного переводу моношпального типу на базі лінійного двигуна для отримання заданого закону керування рухом гостряків та зменшення часу переводу стрілки. Стрілочний перевід є основним виконавчим елементом систем залізничної автоматики. Системи, розроблені в 70-80 роках минулого століття, в багаторічній практиці роботи показали себе з позитивного боку, але на сьогоднішній день вони не можуть впоратися з новими проблемами, функціями і завданнями. Вирішення цього завдання вимагає застосування нових двигунів, а також створення спеціалізованих систем автоматичного керування. Крім того, розвиток мікросхемотехніки дає можливість створення мікропроцесорних систем керування, а також розширення функціональних можливостей приводу, використання безконтактних датчиків нового покоління, застосування електронної перетворювальної техніки, захисту двигуна під час переводу без використання фрикційного зчеплення. У дисертаційній роботі розроблено математичну модель стрілочного переводу з урахуванням характеристики навантаження. Ідентифіковано параметри лінійних двигунів для стрілочного переводу з урахуванням габаритів шпали. Обґрунтовано рекомендації щодо зміни конструкції стрілочного переводу, а саме – повний перехід до поступального руху, що дозволяє значно знизити коливальний процес в кінематичній лінії. Синтезовано ПІД-регулятор швидкості для індукторної лінійної машини методом Чина – Хронса – Ресвіка, а також нейронний регулятор положення для машини електромагнітного типу методами генетичних алгоритмів. Це дозволило поліпшити динаміку роботи електроприводу стрілочного переводу в різних режимах та захистити елементи електродвигуна від пошкодження. У розробленому макетному зразку реалізовано запропоновані алгоритми управління електроприводом стрілочного переводу моношпального типу.
Структурний синтез системи автоматичного управління оборотних гідроагрегатів, які працюють зі змінною частотою обертання
(НТУ "ХПІ", 2015) Червоненко, Іван Ігорович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена удосконаленню системи автоматичного управління оборотними гідроагрегатами, які працюють зі змінною частотою обертання. На підставі аналізу універсальних характеристик сучасних оборотних гідроагрегатів, доведено можливість суттєво підвищити їх енергоефективність при роботі зі змінною частотою обертання. Досліджено способи отримання синхронної частоти напруги на шинах енергоблоку при несинхронній частоті обертання ротора. Обґрунтовано оптимальний склад оборотного гідроагрегату для його роботи зі змінною частотою обертання. Синтезовано перспективну систему автоматичного управління (САУ) оборотним гідроагрегатом гідроакумулюючої електростанції (ГАЕС), до складу якого входять радіально-осьова гідротурбіна та асинхронізований синхронний генератор-двигун. Розроблено математичну модель, яка дає можливість дослідити роботу синтезованої САУ в режимі роботи з синхронною частотою обертання і в режимі корекції ККД турбіни при зміні напору на станції та навантаження генератора. Запропоновано шляхи практичної реалізації САУ, розраховано очікуваний економічний ефект від її впровадження на ГАЕС України.
Структурний синтез системи автоматичного управління оборотних гідроагрегатів, які працюють зі змінною частотою обертання
(НТУ "ХПІ", 2015) Червоненко, Іван Ігорович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена удосконаленню системи автоматичного управління оборотними гідроагрегатами, які працюють зі змінною частотою обертання. На підставі аналізу універсальних характеристик сучасних оборотних гідроагрегатів, доведено можливість суттєво підвищити їх енергоефективність при роботі зі змінною частотою обертання. Досліджено способи отримання синхронної частоти напруги на шинах енергоблоку при несинхронній частоті обертання ротора. Обґрунтовано оптимальний склад оборотного гідроагрегату для його роботи зі змінною частотою обертання. Синтезовано перспективну систему автоматичного управління (САУ) оборотним гідроагрегатом гідроакумулюючої електростанції (ГАЕС), до складу якого входять радіально-осьова гідротурбіна та асинхронізований синхронний генератор-двигун. Розроблено математичну модель, яка дає можливість дослідити роботу синтезованої САУ в режимі роботи з синхронною частотою обертання і в режимі корекції ККД турбіни при зміні напору на станції та навантаження генератора. Запропоновано шляхи практичної реалізації САУ, розраховано очікуваний економічний ефект від її впровадження на ГАЕС України.