Робастне керування кутовою швидкістю ротора синхронного двигуна з постійними магнітами

There has been proposed robust control the rotor mechanical angular speed of a surface mounted permanent magnet synchronous machine under conditions of parametric uncertainty. The perturbations have been bound with incomplete information about the structure mathematical model and parameters of the control object. Consequently, a field oriented control system has the considerable degradation of transient processesof electrical and mechanic coordinates. The improve performance the quality of transition processes in system with cascade control decides by means of the application control algorithms based on the concept of inverse problems of dynamics combined with the minimization of the local instantaneous energy values functional.Запропоновано робастне регулювання кутової швидкості ротора синхронної машини з постійними магнітами в умовах параметричної невизначеності. Збурення пов'язані з неповною інформацією про структуру математичної моделі та з параметрами об'єкта керування. В наслідок чого у системі векторного керування спостерігається значна деградація перехідних процесів електричних і механічних координат. Покращення показників якості перехідних процесів у системі з каскадним керуванням вирішується за допомогою застосування алгоритмів керування, що засновані на концепції зворотних задач динаміки в поєднанні з мінімізацією функціональних локальних миттєвихзначень енергії. Синтезовані алгоритми керування записуються безпосередньо з рівняння об'єкта та рівняння бажаної якості керування без розв'язання задачі оптимізації в традиційному сенсі та не містять операцій диференціювання, що спрощує їх реалізацію. Алгоритми керування надають замкнутій системі властивість стійкості в цілому, що дозволяє вирішувати задачі керування взаємопов'язаних та нелінійних об'єктів за математичними моделями локальних контурів як у лінійних системах. Дослідження векторної системи керування синхронним двигуном виконувалось при дії параметричних і координатних збурень, які пов'язані зі зміною активного опору обмотки статора, індуктивності обмотки статора по осях d і q, постійного магнітного потоку і моменту інерції. Запропоновані алгоритми керування забезпечують заданий астатизм за керуючою дією та відсутність статичних помилок при зміні навантаження

Advantages and disadvantages of insurance medicine

Insurance medicine is an ideal guarantee mechanism for obtaining high-quality medical care. But it has its drawbacks. Insurance medicine has a big difference between budget financing medicine, namely in the principles of financing. During insurance medicine, the number of places in hospitals is reduced to optimal indicators, but each patient is provided with a high level of treatment. And in terms of budget funding, the state seeks to increase the number of hospitals. After analyzing current events, we can conclude that it is state support that is most effective for overcoming pandemics

Розробка математичної моделі нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії

The nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical energy converter is the object of this research. Such circuit nowadays has large practical use in many vehicles. The developers of these vehicles conduct frequent research and calculations of these circuits during the design stage.The one of the problems of such circuits is the complexity of its calculations. The circuit has a few nonlinear elements: an electric motor, a battery, and a supercapacitor. Numerical calculations of such circuit would be extremely complex and require huge computational power. As a result, a lot of existing models created for conducting research of such circuits are oversimplified, which leads to inaccuracy of energy calculations.During this research the mathematical model of the circuit under consideration was created to be as simple as possible with the accuracy being acceptable for energy calculations. In order to achieve this, the existed models were examined: parameters, which have weak impact on electromagnetic processes, were neglected while momentary effect, such as the impulse form of energy transformation, and additional energy losses were taken under consideration. Thereafter the computer model of the nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical energy converter was created to meet the accuracy requirements for energy calculations and to be reasonably complex at the same time.The obtained model is more accurate for energy calculations than most of existing models due to the accounting of the impulse working modes of the electrical converter and electromagnetic losses of the electromechanical converter. Also due to the neglecting of some poser supply parameters that have slight effect on the energy losses this model is less complex then other accurate models of the circuit under consideration. Thus, the obtained model is optimal for the energy calculations of the nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical converter.Объектом данного исследования является нелинейная электрическая цепь с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем энергии. Такая цепь на сегодняшний день имеет широкое практическое применение в различных транспортных средствах, разработчики которых проводят исследования и вычисления этих цепей на всех этапах проектирования.Одним из проблемных мест такой цепи является сложность ее расчетов. Эта цепь содержит ряд нелинейных физических элементов: электродвигатель, аккумулятор, суперконденсатор. Числовые расчеты такой цепи будут очень сложными и требуют большой вычислительной мощности. В результате многие существующие модели для исследования таких цепей являются сильно упрощенными, что не дает возможности проводить точные энергетические расчеты. В ходе данной работы была создана модель данной цепи, адекватность которой достаточна для энергетических расчетов на этапе проектирования при минимальной ее сложности. Для этого были исследованы уже существующие модели, в которых было пренебрежено параметрами, имеющими несущественное влияние на электромагнитные процессы. При этом кратковременные эффекты, такие как импульсный характер преобразования электрической энергии и дополнительные потери энергии в элементах, были учтены. На основе математической модели была создана компьютерная модель нелинейной электрической цепи с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем энергии, удовлетворяющая требованиям точности для энергетических расчетов, при этом будучи умеренно сложной.Полученная модель является точной для проведения энергетических расчетов большинства существующих моделей за счет учета импульсных режимов работы электрического преобразователя и электромагнитных потерь электромеханического преобразователя. Также благодаря пренебрежениию определенных параметров источника питания, которые незначительно влияют на потери энергии, данная модель имеет меньшую сложность, чем другие точные модели этой цепи. Таким образом, полученная модель будет оптимальной именно для энергетических расчетов нелинейной электрической цепи с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем.Об’єктом даного дослідження є нелінійне електричне коло з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії. Таке коло на сьогоднішній день має широке практичне застосування в різних транспортних засобах, розробники яких проводять дослідження та розрахунок таких кіл на всіх етапах проектування. Одним з проблемних місць такого кола є складність його розрахунку. Коло містить ряд нелінійних фізичних елементів: електродвигун, акумулятор, суперконденсатор. Числові розрахунки такого кола будуть дуже складними та вимагають великої обчислювальної потужності. Як наслідок, багато існуючих моделей для дослідження таких кіл є сильно спрощеними, що не дає можливості здійснювати точні енергетичні розрахунки. В ході даного дослідження була створена математична модель даного кола, адекватність якої достатня для енергетичних розрахунків при мінімальній складності. Для цього були досліджені існуючі моделі елементів кола, в яких було знехтувано параметрами з несуттєвим впливом на електромагнітні процеси. При цьому короткочасні ефекти, такі як імпульсний характер перетворення електричної енергії та додаткові втрати енергії в елементах, були враховані. На основі математичної моделі створена комп’ютерна модель нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії, яка задовольняє вимоги точності для енергетичних розрахунків та при цьому є помірно складною.Отримана модель є точнішою для проведення енергетичних розрахунків за більшість існуючих моделей за рахунок врахування імпульсних режимів роботи електричного перетворювача та електромагнітних втрат електромеханічного перетворювача. Також завдяки знехтуванню певних параметрів джерела живлення, які незначною мірою впливають на втрати енергії, дана модель має меншу складність, ніж інші точні моделі цього кола. Таким чином, отримана модель буде оптимальною саме для енергетичних розрахунків нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем

Розробка математичної моделі нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії

The nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical energy converter is the object of this research. Such circuit nowadays has large practical use in many vehicles. The developers of these vehicles conduct frequent research and calculations of these circuits during the design stage.The one of the problems of such circuits is the complexity of its calculations. The circuit has a few nonlinear elements: an electric motor, a battery, and a supercapacitor. Numerical calculations of such circuit would be extremely complex and require huge computational power. As a result, a lot of existing models created for conducting research of such circuits are oversimplified, which leads to inaccuracy of energy calculations.During this research the mathematical model of the circuit under consideration was created to be as simple as possible with the accuracy being acceptable for energy calculations. In order to achieve this, the existed models were examined: parameters, which have weak impact on electromagnetic processes, were neglected while momentary effect, such as the impulse form of energy transformation, and additional energy losses were taken under consideration. Thereafter the computer model of the nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical energy converter was created to meet the accuracy requirements for energy calculations and to be reasonably complex at the same time.The obtained model is more accurate for energy calculations than most of existing models due to the accounting of the impulse working modes of the electrical converter and electromagnetic losses of the electromechanical converter. Also due to the neglecting of some poser supply parameters that have slight effect on the energy losses this model is less complex then other accurate models of the circuit under consideration. Thus, the obtained model is optimal for the energy calculations of the nonlinear electric circuit with an independent controllable electromechanical converter.Объектом данного исследования является нелинейная электрическая цепь с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем энергии. Такая цепь на сегодняшний день имеет широкое практическое применение в различных транспортных средствах, разработчики которых проводят исследования и вычисления этих цепей на всех этапах проектирования.Одним из проблемных мест такой цепи является сложность ее расчетов. Эта цепь содержит ряд нелинейных физических элементов: электродвигатель, аккумулятор, суперконденсатор. Числовые расчеты такой цепи будут очень сложными и требуют большой вычислительной мощности. В результате многие существующие модели для исследования таких цепей являются сильно упрощенными, что не дает возможности проводить точные энергетические расчеты. В ходе данной работы была создана модель данной цепи, адекватность которой достаточна для энергетических расчетов на этапе проектирования при минимальной ее сложности. Для этого были исследованы уже существующие модели, в которых было пренебрежено параметрами, имеющими несущественное влияние на электромагнитные процессы. При этом кратковременные эффекты, такие как импульсный характер преобразования электрической энергии и дополнительные потери энергии в элементах, были учтены. На основе математической модели была создана компьютерная модель нелинейной электрической цепи с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем энергии, удовлетворяющая требованиям точности для энергетических расчетов, при этом будучи умеренно сложной.Полученная модель является точной для проведения энергетических расчетов большинства существующих моделей за счет учета импульсных режимов работы электрического преобразователя и электромагнитных потерь электромеханического преобразователя. Также благодаря пренебрежениию определенных параметров источника питания, которые незначительно влияют на потери энергии, данная модель имеет меньшую сложность, чем другие точные модели этой цепи. Таким образом, полученная модель будет оптимальной именно для энергетических расчетов нелинейной электрической цепи с автономным регулируемым электромеханическим преобразователем.Об’єктом даного дослідження є нелінійне електричне коло з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії. Таке коло на сьогоднішній день має широке практичне застосування в різних транспортних засобах, розробники яких проводять дослідження та розрахунок таких кіл на всіх етапах проектування. Одним з проблемних місць такого кола є складність його розрахунку. Коло містить ряд нелінійних фізичних елементів: електродвигун, акумулятор, суперконденсатор. Числові розрахунки такого кола будуть дуже складними та вимагають великої обчислювальної потужності. Як наслідок, багато існуючих моделей для дослідження таких кіл є сильно спрощеними, що не дає можливості здійснювати точні енергетичні розрахунки. В ході даного дослідження була створена математична модель даного кола, адекватність якої достатня для енергетичних розрахунків при мінімальній складності. Для цього були досліджені існуючі моделі елементів кола, в яких було знехтувано параметрами з несуттєвим впливом на електромагнітні процеси. При цьому короткочасні ефекти, такі як імпульсний характер перетворення електричної енергії та додаткові втрати енергії в елементах, були враховані. На основі математичної моделі створена комп’ютерна модель нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем енергії, яка задовольняє вимоги точності для енергетичних розрахунків та при цьому є помірно складною.Отримана модель є точнішою для проведення енергетичних розрахунків за більшість існуючих моделей за рахунок врахування імпульсних режимів роботи електричного перетворювача та електромагнітних втрат електромеханічного перетворювача. Також завдяки знехтуванню певних параметрів джерела живлення, які незначною мірою впливають на втрати енергії, дана модель має меншу складність, ніж інші точні моделі цього кола. Таким чином, отримана модель буде оптимальною саме для енергетичних розрахунків нелінійного електричного кола з автономним регульованим електромеханічним перетворювачем

Ідентифікація параметрів процесу виробництва кабелів

The object of research is the process of producing electric cables with polymer insulation for ultrahigh voltages. One of the most problematic places is the presence in the contours of the regulation of the thickness of insulation layers, the noise of measuring the speeds of worms of extruders and the diameters of the insulation layers, and also the time delay. The noisiness of useful signals and the time delay adversely affect the accuracy of layer thickness control and the speed of regulation and can lead to loss of system stability. To solve this problem, a parametric identification method is proposed, which under real conditions of noisy measurements of control object variables gives an estimate close to the exact values of the parameters.A modified least squares method is used, which in the situation of noisy input and output signals provides an unbiased estimate parameters, and a smaller spread rating than conventional least squares method. This is due to the fact that the proposed method makes it possible to reduce the spread of the quadratic functional by additional averaging on the set of quasi-static independent functionals.In comparison with the analogous well-known least squares method, it provides an increase in the accuracy of identifying parameters in conditions of noiselessness of not only output but also input signals. The introduction of research results in systems of adaptive control of the thickness of polymer insulation layers in the production of cables for ultra-high voltage will improve product quality and improve production efficiency.Благодаря возможностям современных информационных систем показаны пути совершенствования систем параметрической идентификации, а именно, получение более точных оценок параметров математической модели исследуемого объекта с ограниченных во времени и диапазоне, зашумленных выборок данных. Рассмотренный метод идентификации предложено использовать в адаптивных системах управления процессом изготовления высоковольтных электрических кабелей.Завдяки можливостям сучасних інформаційних систем показано шляхи удосконалення систем параметричної ідентифікації, а саме, отримання більш точних оцінок параметрів математичної моделі досліджуваного об’єкта з обмежених у часі і діапазоні, зашумленних вибірок даних. Розглянутий метод ідентифікації запропоновано використовувати в адаптивних системах керування процесом виготовлення високовольтних електричних кабелів

Дослідження енергоефективності перехідних процесів в електроприводах на базі асинхронних двигунів під час розгону

The electric drive with a squirrel-caged induction motor working in frequent start-stop modes is the object of this study. These drives have wide applications nowadays, such as in electric vehicles and hybrid electric vehicles, so improvement of their efficiency during the transients is an important task today.The one of the problems of such drives lays in the high energy consumption during the transients, especially if we talk about the acceleration of the motor. Due to the high starting currents large amount of consumed energy is dispersed as heat on the motor windings. The experimental studies carried out in this work have proved the necessity of limitations of these currents. However, such a decision will lead to the increase of the motor acceleration period which means that the starting currents, even having lesser magnitude, will last longer. This consequence will, therefore, also cause higher energy losses. So, there should be a point of the optimum – the acceleration period, during which the electric drive consumes the least possible energy.In order to determine the optimal acceleration period, the computer model of the electric drive with a squirrel-caged induction motor, controlled by a smooth start device, was developed in this paper. The smooth start device provides the possibility of evenly increasing of the voltage from zero to the rated value. The research has proven the existence of the optimal voltage increasing period, during which the motor acceleration heat losses are minimal. This optimal point depends only on the motor-drive system parameters and remains consistent for any applied load. The research results provide the possibility of improving the efficiency of the electric drives working in frequent start-stop modes due to a slight increasing of the motor acceleration period that leads to the reduction of the starting currents.Объектом данного исследования является электропривод на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, который работает в режимах частых пусков и остановок. Такие приводы являются широко распространенными, в частности они используются в электромобилях и гибридных автомобилях, а потому улучшение энергоэффективности переходных процессов в них является важной на сегодняшний день задачей.Одним из проблемных мест такого электропривода является значительное потребление энергии при переходных процессах, в частности во время разгона двигателя. За счет высоких пусковых токов много потреблённой энергии уходит на нагрев обмоток двигателя. Экспериментальные исследования, проведённые в данной работе, доказали необходимость ограничения этих токов. Но такое решение приведет к увеличению времени разгона, а это в своё время означает, что повышенные токи, хотя и меньшей величины, будут действовать в течение большего промежутка времени. Это следствие тоже вызовет рост потерь энергии. Значит, должна быть определённая точка оптимума – время разгона, за которое электроприводом будет потреблено наименьшее количество энергии.Для определения оптимального времени разгона в ходе данного исследования была разработана компьютерная модель электропривода на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, управляемого устройством плавного пуска, которое позволяет равномерно увеличивать напряжение от нуля до номинального значения. Результаты исследований показали, что существует оптимальное время нарастания напряжения, при котором потери во время переходного процесса будут минимальными. Эта точка зависит исключительно от характеристик системы двигатель – приводной механизм и не зависит от величины приложенной нагрузки. Результаты этих исследований могут помочь улучшить эффективность приводных механизмов, работающих в режимах частых пусков и остановок, за счет небольшого увеличения времени разгона двигателя и уменьшения пусковых токов.Об’єктом даного дослідження є електропривід на базі асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, який працює в режимах частих пусків та зупинок. Такі приводи є широко розповсюдженими, зокрема вони використовуються в електромобілях та гібридних автомобілях, а тому покращення енергоефективності перехідних процесів в них є важливою на сьогоднішній день задачею.Одним із проблемних місць такого електроприводу є значне споживання енергії при перехідних процесах, зокрема під час розгону двигуна. За рахунок високих пускових струмів багато спожитої енергії втрачається на нагрівання обмоток двигуна. Експериментальні дослідження, проведені в даній роботі, довели необхідність обмеження цих струмів. Але таке рішення призведе до зростання часу розгону, а це означатиме, що підвищені струми, хоч і меншої величини, діятимуть протягом більшого проміжку часу. Цей наслідок також викличе зростання втрат енергії. Значить, має бути певна точка оптимуму – час розгону, за який електроприводом буде спожита найменша кількість енергії.Для визначення оптимального часу розгону в ході даного дослідження була розроблена комп’ютерна модель електроприводу на базі асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, який керується пристроєм плавного пуску, що дозволяє рівномірно збільшувати напругу від нуля до номінального значення. Результати досліджень довели, що існує оптимальний час наростання напруги, при якому втрати під час перехідного процесу будуть мінімальними. Ця точка залежить виключно від характеристик системи двигун – приводний механізм і не залежить від величини прикладеного навантаження. Результати цих досліджень можуть допомогти покращити ефективність приводних механізмів, що працюють в режимах частих пусків та зупинок, за рахунок невеликого збільшення часу розгону двигуна та зменшення пускових струмів

Розробка системи керування відбором максимальної потужності автономної вітрової установки із синхронним магнітоелектричним генератором

The object of this study is electromechanical processes in an autonomous wind power plant with a magnetoelectrical generator. Under actual conditions, the wind speed is constantly changing. The wind turbine works as efficiently as possible only at the rated value of wind speed. When the wind speed changes, the efficiency of converting mechanical wind energy into electrical energy decreases. Controlling the power of the electric generator when the wind speed changes is a relevant scientific and technical task. A maximum power selection control system based on the parameters of an experimental sample of a synchronous magnetoelectric generator has been designed and investigated. A feature of the synthesized control system is that it was developed on the basis of the concept of inverse dynamics problems in combination with minimization of local functionals of instantaneous energy values. The control law provides weak sensitivity to parametric perturbations of the object and carries out dynamic decomposition of the interdependent nonlinear system, which predetermines its practical implementation. Transient processes of the power, voltage, and current of the stator, as well as the voltage and excitation current were established when the wind speed changes from 3 to 8 m/s, as well as when the active electrical resistance of the load changes. The results of this study confirm the effectiveness of the maximum power take-off control system when wind speed and load change. When the wind speed changes within 3–8 m/s and the load by 50 %, the efficiency of converting mechanical wind energy into electrical energy increases by 15–40 % compared to the traditional magnetoelectric system. The findings of the current study are recommended for practical use in autonomous power plants based on wind turbines with generators with permanent magnets.Об’єктом дослідження є електромеханічні процеси в автономній вітроелектричній установці з магінтоелектирчним генератором. В реальних умовах швидкість вітру постійно змінюється. Вітроагрегат працює максимально ефективно лише за номінального значення швидкості вітру. При зміні швидкості вітру ефективність перетворення механічної енергії вітру в електричну падає. Керування потужністю електрогенератора при зміні швидкості вітру є актуальною науково-технічною проблемою. Розроблено та досліджено систему керування відбором максимальної потужності на основі параметрів експериментального зразка синхронного магнітоелектричного генератора. Особливістю синтезованої системи керування є те, що вона розроблена на основі концепції зворотних задач динаміки в поєднанні з мінімізацією локальних функціоналів миттєвих значень енергій. Закон керування забезпечує слабку чутливість до параметричних збурень об'єкта та здійснює динамічну декомпозицію взаємозалежної нелінійної системи, що зумовлює його практичну реалізацію. Отримано перехідні процеси потужності, напруги та струму статора, напруги та струму збудження при зміні швидкості вітру від 3 до 8 м/с, а також при зміні активного електричного опору навантаження. Отримані результати дослідження підтверджують ефективність роботи системи керування відбором максимальної потужності при зміні швидкості вітру та навантаження.  При зміні швидкості вітру в межах 3–8 м/с та навантаження на 50 % ефективність перетворення механічної енергії вітру в електричну зростає на 15–40 % в порівнянні з традиційною магнітоелектричною системою. Результати дослідження рекомендується до практичного використання в автономних енергоустановках на основі вітроагрегатів з генераторами із постійними магнітам

Synthesis of microporous silica nanoparticles to study water phase transitions by vibrational spectroscopy

Silica can take many forms, and its interaction with water can change dramatically at the interface. Silica based systems offer a rich tapestry to probe the confinement of water as size and volume can be controlled by various templating strategies and synthetic procedures. To this end, microporous silica nanoparticles have been developed by a reverse microemulsion method utilizing zinc nanoclusters encapsulated in hydroxyl-terminated polyamidoamine (PAMAM-OH) dendrimers as a soft template. These nanoparticles were made tunable within the outer diameter range of 20-50 nm with a core mesopore of 2-15 nm. Synthesized nanoparticles were used to study the effects of surface area and microporous volumes on the vibrational spectroscopy of water. These spectra reveal contributions from bulk interfacial/interparticle water, ice-like surface water, liquid-like water, and hydrated silica surfaces suggesting that microporous silica nanoparticles allow a way to probe silica water interactions at the molecular scale