Енергетичні аспекти формування графіків зарядження електробусів

Global trends in the development of transport provide for an accelerated expansion of the use of electric drive. Public transport in cities has begun to be replenished with new types of vehicles with increased autonomy, mobility, and unmanned vehicles. Particular attention is paid to electric buses. However, their operational characteristics, including long charging times and limited driving distances, have created complex problems that require innovative solutions. The scale of the problems depends on the types of traction electrical equipment, energy storage, the method of charging electric buses, etc. The aim of the work is to develop energy-efficient recommendations for organizing battery charging and planning passenger transportation by electric buses that are charged at the end points. The article offers practical recommendations for planning the operation of electric buses, taking into account the energy efficiency of passenger transportation. Namely, a method of adapting the schedule of electric buses, taking into account structural, technological or operational limitations in the case of charging at the end points of each flight, is investigated, which consists in interpreting the schedule of conventional electric buses with the extension of parking to the time required to charge the battery for the next flight and maintaining the intervals of movement. In addition, a method of adapting the schedule of alternating shifts for charging the electric bus at the endpoints during lunch breaks is considered, which involves increasing the time of lunch breaks with the addition of charging time; additional provision of machine hours for charging to release-line that do not have lunch breaks; increasing the time of transferring the driver\u27s shift at the endpoint in order to reduce the gap between the lunch breaks of the first and second shifts, which would require the use of a larger battery; revision of the regulatory requirements of labor legislation. Attention is drawn to the need for special algorithms for developing charging schedules for electric buses in unmanned driving mode. The research results and recommendations are of practical value for transport enterprises, research and design institutions, and educational institutions.  The article notes the consideration of reducing the level of risks during the operation of electric buses and charging infrastructure at endpoints during operational traffic control in case of failures, etc.Світові тенденції розвитку транспорту передбачають прискорене розширення використання електричного приводу. Громадський транспорт міст почав поповнюватись новими типами транспортних засобів з підвищеною автономністю ходу, мобільністю, а також безпілотними. Особлива увага при цьому приділяється електробусам. Однак їхні експлуатаційні характеристики, включаючи тривалий час заряджання та обмежені відстані руху, створили складні проблеми, які вимагають інноваційних рішень. Масштаб виникаючих проблем залежить від типів тягового електрообладнання, накопичувачів електроенергії, способу зарядження електробусів тощо. Метою роботи є розробка енергоефективних рекомендацій до організації заряду акумуляторних батарей та планування пасажирських перевезень електробусами, які заряджаються на кінцевих пунктах. В статті пропонуються практичні рекомендації щодо планування роботи електробусів з урахуванням енергетичної ефективності забезпечення пасажирських перевезень. А саме досліджено спосіб адаптування графіку руху електробусів з урахуванням конструктивних, технологічних або експлуатаційних обмежень у разі зарядження на кінцевих пунктах кожного рейсу, що складається в інтерпретації графіку руху звичайних електробусів з подовженням стоянки до часу, що необхідний на зарядження акумуляторної батареї на наступний рейс і збереженні інтервалів руху. До того ж розглянуто спосіб адаптації графіка чергування змін для зарядження електробусу на кінцевих пунктах під час обідніх перерв, який передбачає збільшення часу обідніх перерв з додаванням часу на зарядження; додатковому наданні машино-годин на зарядження випускам, у яких непередбачені обідні перерви; збільшення часу передавання зміни водіїв на кінцевому пункті, з метою зменшення розриву між обідніми перервами першої і другої змін, який потребував би використання більшої акумуляторної батареї; перегляду нормативних вимог трудового законодавства стосовно мінімальної тривалості обідньої перерви для водіїв електробусів. Звертається увага на необхідність спеціальних алгоритмів розробки графіків заряджання електробусів в безпілотному режимі руху. Результати досліджень та рекомендації мають практичну цінність для транспортних підприємств, наукових та проектних установ і освітніх закладів. В статті відмічається про врахування зниження рівня ризиків під час експлуатації електробусів і зарядної інфраструктури на кінцевих пунктах під час оперативного керування рухом у разі збоїв тощо

Моделювання мультифізичних процесів та адаптивне керування системами газових пальників для підвищення енергоефективності та зниження викидів у процесах сушіння цементу

The cement industry faces significant challenges in achieving sustainable production, primarily due to high energy consumption and substantial greenhouse gas emissions during the drying and clinkering processes. This study presents a comprehensive approach to multi-physics modeling and adaptive control of gas burner systems in cement drying units, aimed at enhancing energy efficiency and reducing harmful emissions such as nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide (CO₂). Utilizing advanced simulation tools including Ansys Fluent for gas dynamics, Ansys Maxwell for electromagnetic analysis, and Ansys Twin Builder for integrated system modeling, a multi-physics framework is developed to simulate the interplay of thermal, fluid, and electromechanical processes within the burner system. The proposed intelligent control system incorporates adaptive algorithms, including proportional-integral-derivative (PID) regulation for damper positioning, vector and scalar control for asynchronous motors driving fans and shutters, and multi-criteria optimization to balance energy use, emission levels, and process stability. Key innovations include the integration of reduced-order models (ROM) derived from electromagnetic simulations to replace standard library models, ensuring higher accuracy in drive performance predictions. The system is implemented using Schneider Electric hardware, such as Modicon controllers, Altivar frequency converters, and Magelis interfaces, enabling real-time parameter adjustment based on varying operational conditions like fuel-air ratios, flame temperature, and material humidity. Simulation results demonstrate a 10-15% reduction in energy consumption for electric drives, NOx emissions below 30-40 ppm in compliance with international standards, and improved drying efficiency through optimized heat and mass transfer. Experimental validation on a prototype gas burner confirms the model\u27s accuracy, with discrepancies in temperature and pressure fields under 5%. This work contributes to the decarbonization of the cement sector by providing a scalable, adaptive solution that minimizes operational costs while enhancing environmental performance. Future extensions could incorporate machine learning for predictive maintenance and further emission forecasting.Цементна промисловість стикається зі значними викликами у досягненні сталого виробництва, насамперед через високе енергоспоживання та значні викиди парникових газів під час процесів сушіння та випалювання клінкеру. У цьому дослідженні представлено комплексний підхід до моделювання мультифізичних процесів та адаптивного керування системами газових пальників у сушильних установках цементного виробництва, спрямований на підвищення енергоефективності та зниження шкідливих викидів, таких як оксиди азоту (NOx), чадний газ (CO) та вуглекислий газ (CO₂). Використовуючи передові інструменти моделювання, зокрема Ansys Fluent для аналізу газової динаміки, Ansys Maxwell для електромагнітного аналізу та Ansys Twin Builder для інтегрованого моделювання систем, було розроблено мультифізичну модель для імітації взаємодії теплових, гідродинамічних та електромеханічних процесів у системі пальника. Запропонована інтелектуальна система керування включає адаптивні алгоритми, зокрема пропорційно-інтегрально-диференціальне регулювання для позиціонування заслінок, векторне та скалярне керування асинхронними двигунами, що приводять у рух вентилятори та заслінки, а також багатокритеріальну оптимізацію для балансування енергоспоживання, рівня викидів і стабільності процесу. Основні інновації включають інтеграцію моделей зі зниженою порядковістю (ROM), отриманих із електромагнітних симуляцій, які замінюють стандартні бібліотечні моделі, забезпечуючи вищу точність прогнозування характеристик приводів. Система реалізована з використанням апаратного забезпечення Schneider Electric, такого як контролери Modicon, частотні перетворювачі Altivar та інтерфейси Magelis, що дозволяє налаштування параметрів у реальному часі залежно від змін умов експлуатації, таких як співвідношення палива та повітря, температура полум’я та вологість матеріалу. Результати моделювання демонструють зниження енергоспоживання електроприводів на 10–15%, викиди NOx на рівні нижче 30-40 ppm відповідно до міжнародних стандартів, а також покращення ефективності сушіння завдяки оптимізації тепло- та масообміну. Експериментальна перевірка на прототипі газового пальника підтвердила точність моделі з відхиленнями в полях температури та тиску менше 5%. Ця робота сприяє декарбонізації цементного сектору, пропонуючи масштабоване адаптивне рішення, яке мінімізує експлуатаційні витрати, одночасно покращуючи екологічні показники. Подальші розширення можуть включати використання машинного навчання для прогнозного обслуговування та додаткового прогнозування викидів

Прототип моделі реконфігурованої електричної мережі в середовищі Simulink для балансування навантаження шляхом перемикання ліній передачі

The increasing complexity of modern power systems, driven by the integration of renewable energy sources and decentralized generation, has amplified the need for adaptive and reconfigurable control strategies. This study presents the development and validation of a modular simulation model of an electrical power network in MATLAB/Simulink 2024a, aimed at real-time load balancing through dynamic transmission line switching. The model integrates Simscape Electrical (Specialized Power Systems) blocks to replicate key components, including a three-phase programmable voltage source, transmission lines, and dynamically switchable loads.Mathematical formulations based on Kirchhoff’s laws are used to represent the nodal power balance and load distribution. Switching logic is implemented to simulate sequential load engagement and disengagement under various operational conditions. The model structure supports real-time observation of transient behavior through voltage, current, and power measurements at critical network nodes. Simulation scenarios demonstrate system response to load switching events, including voltage sags, current surges, and power flow redistribution. The results confirm the model’s ability to maintain stability and accurately reflect dynamic system characteristics. This framework provides engineers with a flexible tool for analyzing load balancing strategies, testing protection algorithms, and exploring control mechanisms in reconfigurable power networks.The novelty of the research lies in the practical implementation of topological reconfiguration within a Simulink environment, bridging the gap between theoretical optimization approaches and hands-on simulation. This makes the model suitable for academic purposes, engineering education, and prototyping of smart grid solutions. Future developments may include integration of renewable energy sources, fault modeling, and machine learning algorithms for automated switching decisions and anomaly detection.Зростаюча складність сучасних енергетичних систем, зумовлена інтеграцією відновлюваних джерел енергії та децентралізованої генерації, підсилює потребу в адаптивних та реконфігурованих стратегіях керування. У даному дослідженні представлено розробку та верифікацію модульної симуляційної моделі електричної мережі в середовищі MATLAB/Simulink 2024a, яка призначена для балансування навантаження в режимі реального часу шляхом динамічного перемикання ліній електропередачі. Модель інтегрує блоки Simscape Electrical (Specialized Power Systems) для відтворення ключових компонентів, зокрема програмованого трифазного джерела напруги, ліній передачі та динамічно комутованих навантажень. Математичне формулювання, засноване на законах Кірхгофа, використовується для опису балансу потужностей на вузлах мережі та розподілу навантаження. Реалізована логіка перемикання дозволяє моделювати послідовне підключення та відключення навантажень за різних умов експлуатації. Структура моделі підтримує моніторинг перехідних процесів у режимі реального часу шляхом вимірювання напруги, струму та потужності у ключових точках мережі. Сценарії моделювання демонструють реакцію системи на події перемикання навантаження, включаючи провали напруги, стрибки струму та перерозподіл потоків потужності. Результати підтверджують здатність моделі підтримувати стійкість та адекватно відображати динаміку системи. Розроблена модель є гнучким інструментом для аналізу стратегій балансування навантаження, тестування алгоритмів захисту та дослідження механізмів керування у реконфігурованих енергетичних мережах. Наукова новизна роботи полягає у практичній реалізації топологічної реконфігурації в середовищі Simulink, що поєднує теоретичні підходи до оптимізації з практичним моделюванням. Модель може використовуватись як у наукових дослідженнях, так і в освітньому процесі та прототипуванні рішень для інтелектуальних мереж. Подальші розробки можуть включати інтеграцію відновлюваних джерел енергії, моделювання аварійних режимів і використання алгоритмів машинного навчання для автоматичного перемикання та виявлення аномалій

Оцінка стану судинної системи на основі результатів реографічних вимірювань

The reasons for the decline in interest in the rheographic method of studying the state of the cardiovascular system, proposed in the forties of the last century as a new promising research method, are considered. It is shown that the noted shortcomings of the method are not related to its fundamental capabilities, but to the inadequacy of the proposed method of analysis and interpretation of the obtained data, which underlies the classical method used today for assessing the state of the cardiovascular system based on the results of rheographic studies. The classical method proposed completely unfounded information parameters and unclear formal rules for their evaluation, which do not allow the observed features of the rheographic signal to be linked to the hemodynamic features of the patient’s cardiovascular system.The article examines the causes of errors in assessing the state of the cardiovascular system that arise when using the classical method of analysis and suggests possible ways to improve the method. The potential of using rheography is shown not only for the adequate assessment of its traditional parameters, such as blood filling of arterial vessels, tone of vessels of various calibers, peripheral resistance, and the state of venous outflow. It is also demonstrated to be effective for the highly accurate assessment of peripheral and central arterial pressure. Rheography can improve the accuracy of determining the speed of pulse wave propagation in arterial vessels. It also enhances the precision of the ankle-brachial index when evaluating the condition of the arteries in the patient\u27s lower extremities. Finally, rheography can be used to assess the functional state of the endothelium in arterial vessels.It is shown that the rheographic method allows obtaining all these data using simpler methods compared to the methods currently used for similar purposes and using cheaper equipment. In addition, the use of rheography makes it possible to obtain higher accuracy in assessing the parameters of interest.Розглянуто причини зниження інтересу до реографічного методу дослідження стану серцево-судинної системи, запропонованого у сорокових роках минулого століття як новий перспективний метод дослідження. Показано, що відомі недоліки методу не пов’язані з його фундаментальними можливостями, а з недосконалістю запропонованого підходу до аналізу та інтерпретації отриманих даних, який лежить в основі класичного методу, що досі застосовується для оцінки стану серцево-судинної системи за результатами реографічних досліджень. Класичний метод передбачає використання необґрунтованих інформаційних параметрів та неясних формальних правил їх оцінювання, що не дозволяють пов’язати спостережувані особливості реографічного сигналу з гемодинамічними характеристиками серцево-судинної системи пацієнта. У статті розглянуто причини виникнення помилок під час оцінки стану серцево-судинної системи при застосуванні класичного методу аналізу та запропоновано можливі шляхи вдосконалення цього методу. Показано потенціал використання реографії не лише для адекватної оцінки її традиційних параметрів, таких як наповнення артеріальних судин кров’ю, тонус судин різного калібру, периферичний опір та стан венозного відтоку. Продемонстровано також її ефективність для високоточної оцінки периферичного та центрального артеріального тиску. Реографія здатна підвищити точність визначення швидкості розповсюдження пульсової хвилі в артеріальних судинах, а також точність індексу гомілково-плечового співвідношення при оцінці стану артерій нижніх кінцівок пацієнта. Нарешті, реографічний метод може бути використаний для оцінки функціонального стану ендотелію артеріальних судин. Показано, що реографічний метод дозволяє отримувати всі ці дані за допомогою простіших методик порівняно з тими, що нині використовуються для аналогічних цілей, і за допомогою дешевшого обладнання. Крім того, застосування реографії забезпечує вищу точність при оцінці відповідних параметрів

Методологія оптимізації розрахунку конструктивних параметрів синхронних машин з постійними магнітами

The article shows the design features of the AZIPOD electric drive complex and analyzes its effective and reliable application. The purpose of the work is to determine the possibility of using the AZIPOD complex on small sea and river vessels by modernizing the power supply and propulsion system using synchronous machines with permanent magnets. In accordance with the purpose of the work, the problem of creating complex tasks that depend on many factors arose. Today, the most relevant tasks for small-tonnage ships are the modernization of their systems, which are related to increasing the ship maneuverability in case of changes in weather conditions. One of the promising solutions is the use of synchronous machines with permanent magnets as part of the electric drive system. For the final conclusion, it is necessary to carry out a number of studies and calculate the parameters that determine the effectiveness of the use of a synchronous generator in the AZIPOD complex. The interest of researchers in this class of generators is due to their better energy and weight indicators compared to other machines, as well as simplicity of construction, long service life, reliability, ability to work at high rotation frequencies in difficult operating conditions. This article proposes a methodology for design parameters optimization calculation of synchronous machines with permanent magnets. The selected optimization calculation method for determining the gradient of the optimality criterion function provides the maximum value of the machine efficiency when determining the remaining parameters using the penalty function method. This approach provides an increase in the value of the optimality criterion when the limits of the temperature and geometric parameters of the machine are violated. In practice, due to a number of objective reasons, values that are close to optimal are sometimes accepted.У роботі показано особливість конструкцій електроприводного комплексу AZIPOD та проведено аналіз ефективного і надійного його застосування. Метою роботи є визначення можливості застосування комплексу AZIPOD на маломірних судах морського і річного призначення шляхом модернізації системи живлення та руху при застосуванні синхронних машин з постійними магнітами. Відповідно до мети роботи постала задача створення комплексних завдань, що залежать від багатьох факторів. У сьогоденні найбільш актуальними, щодо малотоннажних суден, є задачі, котрі спрямовані на модернізацію їх систем, що пов’язані з підвищенням маневреності судна при зміни погодних умов. Одним з перспективних рішень є застосування в складі електроприводної системи руху синхронних машин з постійними магнітами. Для остаточного висновку необхідно провести ряд досліджень та розрахунок параметрів, що визначають ефективність застосування синхронного генератора в комплексі AZIPOD. Інтерес дослідників до цього класу генераторів зумовлений їх кращими енергетичними та ваговими показниками в порівнянні з іншими машинами, а також простотою конструкції, тривалим терміном служби, надійністю, здатністю працювати за високих частот обертання у важких умовах експлуатації. У даній статті запропоновано методологію оптимізаційного розрахунку конструктивних параметрів синхронних машин з постійними магнітами. Обраний метод оптимізаційного розрахунку з визначення градієнта функції критерію оптимальності забезпечує максимальне значення ККД машини при визначенні решти параметрів за методом штрафних функцій. Такий підхід збільшує значення критерію оптимальності при можливому порушенні обмежень по температурі і геометричних параметрах машини. На практиці, через низку об’єктивних причин, іноді приймають значення, що є наближеними до оптимальних

Стан і перспективи методів діагностики технічного стану електродвигунів з урахуванням концепції цифрового двійника

The rapid advancement of Industry 4.0 and the Internet of Things (IoT) has underscored the importance of effective diagnostics for electric motors, which are critical components in industrial, energy, and transportation systems. Traditional diagnostic methods, such as vibration, thermographic, and electromagnetic analyses, often lack adaptability and predictive capabilities, limiting their ability to proactively identify faults under variable operating conditions. The digital twin concept, a virtual representation of physical assets synchronized with real-time sensor data, offers a transformative approach to technical condition monitoring. This paper reviews the state of diagnostic methods for electric motors and evaluates the integration of digital twins to enhance diagnostic accuracy and predictive maintenance. By leveraging platforms like Ansys Twin Builder and MATLAB/Simulink, digital twins enable real-time simulation, fault detection, and operational optimization. The study proposes a novel methodology for diagnosing electric motor conditions using digital twins, incorporating mathematical modeling and real-time signal processing. Key findings include improved fault detection accuracy (MAE < 2.5%, RMSE < 3.1%) and the ability to simulate typical defects like rotor imbalance and insulation breakdown. The results demonstrate the potential of digital twins to revolutionize condition-based and predictive maintenance, offering scalable solutions for industrial applications. Future prospects include integrating machine learning for adaptive diagnostics and expanding digital twin applications to complex electromechanical systems.Стрімкий розвиток Індустрії 4.0 та Інтернету речей (IoT) підкреслив важливість ефективної діагностики електродвигунів, які є ключовими компонентами промислових, енергетичних і транспортних систем. Традиційні методи діагностики, такі як вібраційний, термографічний та електромагнітний аналізи, часто не мають достатньої адаптивності та прогностичних можливостей, що обмежує їх здатність заздалегідь виявляти несправності в умовах змінних режимів роботи. Концепція цифрового двійника, яка передбачає віртуальне представлення фізичних об’єктів, синхронізоване з даними датчиків у реальному часі, пропонує трансформаційний підхід до моніторингу технічного стану. У цій статті розглядається стан методів діагностики електродвигунів та оцінюється інтеграція цифрових двійників для підвищення точності діагностики та впровадження прогностичного обслуговування.За допомогою платформ, таких як Ansys Twin Builder і MATLAB/Simulink, цифрові двійники забезпечують моделювання в реальному часі, виявлення несправностей та оптимізацію роботи. У дослідженні запропоновано нову методологію діагностики стану електродвигунів з використанням цифрових двійників, яка включає математичне моделювання та обробку сигналів у реальному часі. Основні результати включають покращену точність виявлення несправностей (MAE < 2,5%, RMSE < 3,1%) та можливість моделювання типових дефектів, таких як дисбаланс ротора та пробій ізоляції. Результати демонструють потенціал цифрових двійників для революційних змін у сфері технічного обслуговування за станом і прогностичного обслуговування, пропонуючи масштабовані рішення для промислових застосувань. Перспективи на майбутнє включають інтеграцію машинного навчання для адаптивної діагностики та розширення застосування цифрових двійників на складні електромеханічні системи

Інтелектуальна оптимізація режимів роботи газового пальника для сушильних агрегатів цементного виробництва

The paper considers a relevant scientific and applied task – optimization of the operating modes of a gas burner in a cement production drying unit. The operation of a gas burner significantly affects the efficiency of heat transfer, energy consumption and environmental characteristics of the drying process. A mathematical model is proposed that describes the relationship between fuel consumption, air, gate position, fan rotation speed, concentrations of harmful emissions and energy consumption of drives. The gradient descent method is used to search for optimal parameters. The developed model allows for multi-criteria optimization taking into account combustion efficiency, reduction of NOₓ and CO emissions, as well as minimization of energy consumption.Software implementation in the MATLAB environment allows you to visualize the optimization process and obtain optimal values of key technological parameters. The study confirmed the effectiveness of integrating the electromechanical model of the gate drive into the general burner model. The simulations show that properly configured modes allow increasing combustion efficiency to 96-98%, reducing nitrogen oxide emissions to <30 ppm and reducing energy consumption by 10-15%.The proposed approach is suitable for both new designs of drying units and for the modernization of existing systems. The results obtained demonstrate the high scientific and applied potential of using mathematical modeling and intelligent control methods in industrial heat generation systems.У статті розглянуто актуальне науково-прикладне завдання — оптимізацію режимів роботи газового пальника в складі сушильного агрегату цементного виробництва. Робота газового пальника істотно впливає на ефективність теплопередачі, енергоспоживання та екологічні характеристики процесу сушіння. Запропоновано математичну модель, що описує зв’язок між витратою палива, повітря, положенням шибера, швидкістю обертання вентилятора, концентраціями шкідливих викидів та енергоспоживанням приводів. Для пошуку оптимальних параметрів використано метод градієнтного спуску. Розроблена модель дозволяє здійснювати багатокритеріальну оптимізацію з урахуванням ефективності згоряння, зменшення викидів NOₓ та CO, а також мінімізації витрат енергії. Програмна реалізація в середовищі MATLAB дає змогу візуалізувати перебіг оптимізації та отримати оптимальні значення ключових технологічних параметрів. У рамках дослідження підтверджено ефективність інтеграції електромеханічної моделі приводу шибера до загальної моделі пальника. Проведене моделювання засвідчує, що правильно налаштовані режими дозволяють підвищити ефективність згоряння до 96-98%, знизити викиди оксидів азоту до <30 ppm і зменшити енергоспоживання на 10-15%. Запропонований підхід придатний як для нових конструкцій сушильних агрегатів, так і для модернізації існуючих систем. Отримані результати демонструють високий науковий та прикладний потенціал використання методів математичного моделювання та інтелектуального керування в системах промислової теплогенерації

Дослідження підвищувального DC-DC перетворювача шляхом чисельного екс-перименту

The physical processes of the operation of a pulse boosting DC-DC converter of electrical energy are considered. A computer model of a step-by-step conversion of energy: a power source into magnetic field energy, magnetic field energy into electric field energy and its accumulation by a capacitor at increased voltage was created. The converter works in the mode of pulse-width regulation. Energy conversion processes are described by equations reduced to the Cauchy form. The computer model is built in the application package Simulink, MatLab. DC-DC modelling involves calculating each pulse, storing the results, and transmitting it to the beginning of the next pulse. The described modelling algorithm, at the operating frequencies of the DC-DC converter, imposes increased requirements on the speed of the computer and the amount of its memory. The modelling program was carried out for t = 10 s at a frequency of 100 kHz, more than six hours tm > 6 hours. Using such a model for research is not effective. A method was found for modelling at lower frequencies and transferring their results to the frequencies of the converters. Modelling was carried out at frequencies of 1 kHz and the adequacy of the results of the converters at higher frequencies was confirmed.The duration of the experiment is reduced to 30 seconds, which provides convenient modelling conditions.У статті розглянуто фізичні процеси роботи імпульсного підвищувального DC-DC перетворювача електричної енергії. Створено комп\u27ютерну модель покрокового перетворення енергії: від джерела живлення в енергію магнітного поля, від енергії магнітного поля в енергію електричного поля та її накопичення конденсатором при підвищеній напрузі. Перетворювач працює в режимі широтно-імпульсного регулювання. Процеси перетворення енергії описуються рівняннями, зведеними до форми Коші. Комп\u27ютерну модель побудовано у програмному пакеті Simulink, MatLab. Моделювання DC-DC перетворювача передбачає розрахунок кожного імпульсу, збереження результатів і їх передачу на початок наступного імпульсу. Описаний алгоритм моделювання, при робочих частотах DC-DC перетворювача, накладає підвищені вимоги до швидкодії комп\u27ютера та обсягу його пам\u27яті. Моделювання було проведено для t = 10 с при частоті 100 кГц, і тривало більше шести годин (tm > 6 годин). Використання такої моделі для досліджень не є ефективним. Було знайдено метод моделювання на нижчих частотах з подальшою передачею їх результатів на частоти перетворювачів. Моделювання проводилося при частотах 1 кГц, і була підтверджена адекватність результатів для перетворювачів на вищих частотах. Тривалість експерименту скорочено до 30 секунд, що забезпечує зручні умови для моделювання. Дослідження, проведені за допомогою запропонованої моделі, дозволяють виділити три часові періоди роботи підвищувальних перетворювачів: перехідний, стабілізаційний і стаціонарний. Перехідний період характеризується зростанням вихідної напруги DC-DC вище значення динамічної рівноваги перетворювача, тобто значення, яке перевищує визначене регулювальною характеристикою. При цьому надлишкова енергія накопичується в накопичувальному елементі, а динамічна рівновага процесів заряджання і розряджання зміщується. Починається період стабілізації, під час якого відсутні імпульси струму, енергія не надходить до конденсатора, і він розряджається струмом навантаження. Надлишковий заряд зменшується до значення, яке відповідає стаціонарній роботі. Напруга в цей період зменшується майже за лінійним законом, обернено пропорційним до величини навантаження. Отримано формули для розрахунку часу стабілізації. Період стаціонарної роботи характеризується динамічною рівновагою процесів заряджання конденсатора імпульсами струму і розряджання навантаженням постійного струму. Він триває доти, доки не відбудеться зміна навантаження або напруги на вході перетворювача. Час стабілізаційного періоду може перевищувати кілька хвилин, супроводжуватись повторюваними оновленнями та зупинками імпульсів струму, а в деяких випадках взагалі не встановлюватись. Оскільки DC-DC перетворювачі широко застосовуються в системах керування та мають описані вище робочі періоди, при проєктуванні систем керування та аналізі їх роботи недостатньо враховувати лише рівноважні режими. Необхідно також враховувати зміну робочих періодів. У ряді цитованих робіт ці періоди не описані, що частково знижує надійність їхніх результатів. Динамічна рівновага процесів не може бути встановлена одразу після перемикання режимів DC-DC, і тривалість цього процесу залежить від величини навантаження. Використання DC-DC регуляторів, наприклад, у схемах живлення від акумуляторів, за зміни зовнішнього навантаження може призвести до небажаної зміни режиму роботи DC-DC, що знижує ефективність його використання

Формування комплексного цифрового двійника роботизованого механізму

The paper is devoted to solving the current socio-economic and ecological problem of developing mechanisms for the possibility of remote determination of radiation parameters and handling materials in conditions of significant radiation. Robotic mechanisms used in dangerous areas have a certain resource, and the execution of planned operations requires trouble-free operation of component systems. These are systems that are primarily critical for management. In this regard, it is very important to protect them and reduce maintenance costs. One of the methods that has already proven itself from the positive side in nuclear power is the use of a complex of interconnected digital twins that allow individual predictions to be made for each piece of equipment in a complex system. Problems in work can be detected in real time, and the approach based on a digital twin allows you to avoid breakdowns and monitor the degradation of systems. The development involves both new approaches in creating digital twins, as well as the experience of previous theoretical and experimental research conducted by the authors of the project. The research results will allow for the first time to create competitive domestic complexes that are able to extend the service life of equipment critical for ensuring human safety.Робота присвячена вирішенню актуальної соціально-економічної та екологічної проблеми розробки механізмів можливості дистанційного визначення радіаційних параметрів та поводження з матеріалами в умовах значного радіаційного випромінювання. Роботизовані механізми, що використовуються в небезпечних зонах, мають певний ресурс, а для виконання запланованих операцій потрібна безаварійна робота складових систем. Це системи, які в першу чергу критичні для управління. У зв\u27язку з цим дуже важливо захистити їх і знизити витрати на технічне обслуговування. Одним із методів, який уже зарекомендував себе з позитивного боку в атомній енергетиці, є використання комплексу взаємопов’язаних цифрових двійників, які дозволяють робити індивідуальні прогнози для кожної частини обладнання в складній системі. Проблеми в роботі можна виявити в режимі реального часу, а підхід на основі цифрового двійника дозволяє уникнути поломок і стежити за деградацією систем. Розробка передбачає як нові підходи до створення цифрових двійників, так і досвід попередніх теоретичних та експериментальних досліджень, проведених авторами проекту. Результати досліджень дозволять вперше створити конкурентоспроможні вітчизняні комплекси, здатні подовжити термін служби критичного для забезпечення безпеки людини обладнання

Цифрові двійники електричних машин різних типів

This paper aims to address key considerations in building digital twins for some of the most commonly used electrical machines, including the Induction Machine with a Squirrel Cage Rotor, DC Machine with Linear Electrical Excitation, DC Machine with Permanent Excitation, Synchronous Machine with Electrical Excitation and Damper, and Synchronous Machine with Permanent Excitation and Damper. These machines, critical across various industries, require precise modeling and real-time monitoring to optimize their performance and lifespan. The development of digital twins for these machines involves creating virtual representations that dynamically mirror their physical counterparts, using real-time data from sensors and advanced simulation techniques. Each machine type presents unique challenges for the digital twin, such as accurately capturing the electromagnetic interactions in the squirrel cage rotor or modeling the excitation systems in synchronous and DC machines. This paper investigates the methodologies for overcoming these challenges, focusing on data acquisition, mathematical modeling, real-time analytics, and predictive diagnostics. The paper also highlights the benefits of digital twin technology, including enhanced operational efficiency, reduced downtime through predictive maintenance, and optimized control under varying load conditions. Additionally, it discusses the integration of digital twins into broader Industrial Internet of Things (IIoT) frameworks, paving the way for more connected and autonomous industrial environments. The findings in this paper provide valuable insights for both researchers and engineers seeking to implement digital twins in electrical machine systems, contributing to improved industrial automation and machine lifecycle management.. Зростаючий попит на ефективність, надійність і прогнозне технічне обслуговування в промислових системах викликав значний інтерес до застосування цифрових близнюків електричних машин. Ця стаття має на меті розглянути ключові аспекти щодо створення цифрових двійників для деяких із найбільш часто використовуваних електричних машин, включаючи асинхронну машину з короткозамкненим ротором, машину постійного струму з лінійним електричним збудженням, машину постійного струму з постійними магнітами, синхронну машину з електричним збудженням і синхронну машину з постійними магнітами. Ці машини, критичні в різних галузях промисловості, вимагають точного моделювання та моніторингу в реальному часі для оптимізації їх продуктивності та терміну служби. Кожен тип машини створює унікальні завдання для цифрового двійника, наприклад, точне фіксування електромагнітних взаємодій у роторі з короткозамкненою кліткою або моделювання систем збудження в синхронних машинах і машинах постійного струму. У цій статті досліджуються методології подолання цих проблем, зосереджуючись на зборі даних, математичному моделюванні, які корисні у подальшому в аналізі у реальному часі та прогнозній діагностиці. У статті також висвітлюються переваги технології цифрового близнюка, зокрема підвищена ефективність роботи, скорочення часу простою завдяки прогнозному технічному обслуговуванню та оптимізоване керування за змінних умов навантаження. Крім того, обговорюється інтеграція цифрових близнюків у структурі Інтернету речей (IIoT), що відкриває шлях для більш автономних промислових середовищ. Висновки в цій статті дають важливу інформацію як для дослідників, так і для інженерів, які прагнуть запровадити цифрові двійники в системах електричних машин, сприяючи покращенню промислової автоматизації та управлінню життєвим циклом машини