Інституційний репозитарій Вінницького національного технічного університету

Ласкаво просимо в інституційний репозитарій Вінницького національного технічного університету, який накопичує, зберігає, розповсюджує та забезпечує довготривалий, постійний та надійний доступ до наукових робіт професорсько-викладацького складу, співробітників, студентів, аспірантів і докторантів ВНТУ.

ISSN 2413-6360

Авторам

Фонди

Виберіть фонд, щоб переглянути його зібрання.

Нові надходження

Математична модель оцінки технічного стану та прогнозування ресурсу високовольтних вимірювальних трансформаторів
Чорний, О. С.
;
Chornyi, O.
(Вінницький національний технічний університет, 2026)
У роботі розглянуто питання оцінювання технічного стану та прогнозування залишкового ресурсу високовольтних вимірювальних трансформаторів в умовах тривалої експлуатації. Метою дослідження є розроблення математичного підходу, який дозволяє на основі результатів діагностування ізоляційної системи визначати поточний стан обладнання та оцінювати напрямок його подальшої зміни. Запропонована модель базується на комплексному використанні таких діагностичних параметрів, як опір ізоляції, коефіцієнт абсорбції, тангенс кута діелектричних втрат та кутова похибка. Оскільки зазначені параметри мають різні одиниці вимірювання та характер впливу на стан ізоляції, виконано їх нормування до єдиної шкали. На основі отриманих нормованих значень сформовано інтегральний показник технічного стану, який характеризує загальний рівень деградації ізоляційної системи. Для прогнозування подальшого розвитку пошкоджень у модель введено оцінювання швидкості зміни інтегрального показника, що дозволяє визначати орієнтовний час досягнення граничного стану. Перевірку працездатності запропонованої моделі виконано шляхом комп’ютерного моделювання зміни діагностичних параметрів ізоляційної системи протягом 30 років експлуатації трансформатора.Розглянуто декілька варіантів зміни технічного стану обладнання залежно від інтенсивності деградаційних процесів. У процесі моделювання враховано нормальний режим експлуатації, прискорене старіння ізоляції та сприятливі умови роботи, що дозволило оцінити вплив швидкості погіршення параметрів на результати прогнозування. Отримані результати підтверджують можливість використання запропонованого підходу для комплексного аналізу стану високовольтних вимірювальних трансформаторів та визначення тенденцій їх подальшої експлуатації. Розроблена модель може бути використана як основа для вдосконалення систем технічної діагностики та переходу до прогнозного обслуговування високовольтного обладнання.
Удосконалення математичної моделі оптимального руху електромобіля з урахуванням маси вантажу, рекуперації енергії та теплового стану електропривода
Чорний, В. С.
;
Chornyi, V. S.
(Вінницький національний технічний університет, 2026)
Роботу присвячено розробленню удосконаленого математичного опису руху завантаженого електромобіля маршрутом зі змінним нахилом. Досліджується взаємозв’язок між динамікою транспортного засобу, витрачанням і поверненням електричної енергії, нагріванням тягового двигуна та технічними межами, яких необхідно дотримуватися під час формування закону керування. Збільшення корисного навантаження й подолання підйому потребують вищої тягової потужності, тоді як зменшення заряду акумулятора або наближення температури двигуна до граничного значення обмежують доступні режими. Під час руху на спуску частина енергії може бути повернена до батареї, однак інтенсивність цього процесу залежить від швидкості, резерву її ємності та теплового стану електропривода. Тому завданням роботи стало створення фізично обґрунтованої моделі помірної деталізації, придатної для оптимізаційних розрахунків без надмірного ускладнення обчислень. Методологічною основою є положення теорії оптимального керування транспортними електромеханічними системами, адаптовані до автономного джерела живлення та змінної маси. Стан електромобіля задається положенням на маршруті, швидкістю, рівнем заряду акумуляторної батареї та температурою електродвигуна. Керуючою змінною прийнято знакозмінне зусилля на ведучих колесах: додатне значення відповідає тяговому режиму, а від’ємне – електричному або комбінованому гальмуванню. Маса корисного вантажу введена як безперервний параметр повної маси, завдяки чому різні ступені завантаження досліджуються в межах незмінної структури рівнянь. Дорожній профіль задається залежністю кута нахилу від пройденого шляху, що забезпечує відтворення чергування підйомів, спусків і рівних відрізків. Для комплексного оцінювання поточних умов запропоновано узагальнений нечіткий коефіцієнт режимної складності . Його формують нормовані показники відносного завантаження, нахилу дороги, заряду батареї, температури двигуна та потенціалу рекуперації. Розрахунок передбачає фазифікацію вхідних даних, застосування бази правил, агрегування результатів і дефазифікацію. Вихідна оцінка дає змогу віднести режим до сприятливої, номінальної, ускладненої або критичної області. При цьому маса та нахил безпосередньо входять до рівняння руху, а нечіткий коефіцієнт коригує узагальнений опір відповідно до поєднання енергетичних і теплових умов. Така побудова не дублює дію фізичних сил та дає змогу врахувати нелінійний взаємовплив чинників без створення окремої громіздкої залежності для кожного з них. Удосконалена модель об’єднує механічну, енергетичну й теплову складові. Перша описує зміну швидкості під дією тягово-гальмівного зусилля, сили тяжіння та опору руху. Друга визначає баланс потужності батареї з урахуванням витрат на тягу, допоміжного навантаження і надходження енергії в рекуперативному режимі. Третя відтворює накопичення тепла від втрат під час роботи двигуна як у моторному, так і в генераторному режимі, а також тепловіддачу до навколишнього середовища. За наближення температури до допустимої межі передбачається обмеження тягової та рекуперативної потужності. Критерій оптимізації поєднує енергетичні витрати, теплове навантаження, інтенсивність керування та плавність його зміни. Розв’язок шукається з дотриманням обмежень на швидкість, стан заряду, температуру, допустимі зусилля й умови проходження заданої ділянки. Науковий результат полягає у створенні цілісного опису автономного електромобіля, в якому змінне завантаження, дорожній рельєф, рекуперативний обмін, стан батареї та нагрівання електропривода узгоджено в одній задачі оптимального керування. Використання забезпечує компактне подання режимної складності зі збереженням фізичного змісту основних балансів. Практична цінність моделі визначається можливістю порівнювати маршрути, маси вантажу, налаштування рекуперації та температурні обмеження, а надалі використовувати результати для синтезу енергоощадного алгоритму керування в реальному часі.
Обґрунтування гіпотези позитивного зворотного зв'язку між тривалістю погодинних відключень та параметрами «зарядної лавини»
Стрункін, Г. М.
(Вінницький національний технічний університет, 2026)
Метою роботи є наукове обґрунтування, математична формалізація та аналіз механізмів виникнення стійкого позитивного зворотного зв'язку між тривалістю регулярних обмежень електропостачання та результуючими параметрами аномального пікового навантаження, визначеного як «зарядна лавина». В умовах системного дефіциту маневрової генерації в Об’єднаній енергетичній системі України та масової стихійної автономізації побутового сектора класичні підходи до оцінювання процесів відновлення навантаження втрачають адекватність, що вимагає розробки нових теоретичних моделей. Методологія дослідження базується на системному аналізі процесів примусової синхронізації споживання. Застосовано методи теорії автоматичного керування для опису дестабілізуючих замкнених контурів, а також функціональне моделювання залежностей амплітуди та тривалості навантаження від рівня інтегральної оснащеності мережі акумуляторними батареями. Основні результати. У роботі вперше формалізовано закономірності функціонування двох паралельних контурів дестабілізації розподільчих електричних мереж. Короткостроковий технічний контур описує процеси часової компресії енергодефіциту, що призводять до перевищення уставок релейного захисту або хронічного недозаряду систем автономії в межах декількох послідовних циклів обмежень. Довгостроковий структурний контур відображає трансформацію поведінки споживачів, де перманентні відключення виступають стимулом для значного нарощування сумарної потужності зарядних пристроїв. Доведено, що взаємодія цих контурів замикає петлю позитивного зворотного зв&039;язку, де вимушене подовження графіків обмежень призводить до нелінійного посилення параметрів «зарядної лавини», викликаючи подальшу деградацію стійкості та керованості розподільчих електричних мереж. Обґрунтовано необхідність переходу до ймовірнісних моделей та цифрових методів керування гнучкістю попиту.
Формат гібридного бездавачевого спостерігача з розширеною протиелектрорушійною силою та нормованим фазовим детектором для тягового синхронного двигуна
Сінчук, О. М.
;
Омельчук, М. М.
(Вінницький національний технічний університет, 2026)
У статті розглянуто формування гібридного бездавачевого спостерігача положення ротора тягового синхронного двигуна з постійними магнітами та явнополюсним ротором, що поєднує високочастотну інжекцію на малихшвидкостях з оцінювачемрозширеноїпротиЕРС і фазовимавтопідстроюванням на робочих швидкостях, у структурі тягового електромеханічного комплексу двоосьового рудникового контактного електровоза. На імітаційній моделі комплексу кількісно обґрунтовано три проєктні рішення, які визначають працездатність такої структури в повному цикліроботи: форму моделірозширеноїпротиЕРС, нормування фазового детектора на миттєвий модуль вектора протиЕРС і пороги селектора режимів. Удосконалено аналітичну модель усталеної похибки оцінювання кута ротора: вона містить складову від похибки індуктивності осі q, яка не залежить від швидкості та пропорційна струму, і систематичне зміщення від ланки обчислення похідної струму, які складаються з урахуванням знака. Модель узгоджується з результатами моделювання і пояснює асиметрію похибок за завищеної та заниженої індуктивності. Підстановка середньої індуктивності статора замість індуктивності осі q збільшує похибку в 6,4 раза. Встановлено, що без нормування детектора привод втрачаєорієнтацію ротора саме в момент передаваннякерування–незалежновід того, за якимзначенням проти ЕРС синтезованокоефіцієнтикласичного детектора, – і що причиною є перевищеннякорисного сигналу протиЕРС шумом, який вносить ланка похідної. Уточнено критерій припустимої похибки активного опору статора: за допустимої кутової похибки 10° він дає лише 15 %, що менше за тепловий дрейф опору міді обмоток і вимагає його адаптації в реальному часі. Показано, що механічна частина привода впливає на оцінку кута лише через динамічну похибку контуру автопідстроювання, і наведено верхню оцінку цієї похибки.
Застосування технології цифрових двійників для моніторингу та оптимізації роботи когенераційних установок
Поліщук, І. А.
;
Гуменюк, В. Ю.
(Вінницький національний технічний університет, 2026)
У статті виконано аналіз сучасних підходів до застосування технології цифрових двійників у енергетичних системах та досліджено перспективи їх використання для підвищення ефективності експлуатації когенераційних установок. Розглянуто результати останніх наукових досліджень із застосуванням цифрових двійників для систем генерації електричної та теплової енергії, розподіленої енергетики і систем теплопостачання. Вказано, що більшість наявних рішень орієнтована на моніторинг окремих енергетичних об’єктів, прогнозування технічного стану обладнання або оптимізацію окремих технологічних процесів. Водночас питання створення інтегрованих цифрових двійників когенераційних систем, які поєднують моделі енергетичного обладнання, теплових мереж, алгоритми прогнозування та засоби підтримки прийняття рішень у межах єдиного цифрового середовища, залишається недостатньо дослідженим. У роботі розроблено архітектуру інтегрованого цифрового двійника когенераційної установки Jenbacher JMS 624 GS-N.L. Запропонована архітектура базується на використанні сучасних засобів промислової автоматизації, хмарних технологій та методів машинного навчання. Накопичення та обробка даних реалізовані із застосуванням сервісів AWS IoTSiteWiseта AWS IoTSiteWiseEdge, що забезпечують централізоване зберігання часових рядів іформування інформаційної моделі технологічного обладнання. Для створення цифрового представлення фізичного об’єкта використано AWS IoTTwinMaker з використанням прогнозних та аналітичних функцій Amazon Sage Maker. Виконано аналіз можливостей використання алгоритмів машинного навчання для прогнозування технологічних параметрів. Розглянуто моделі прогнозування часових рядів Deep AR, регресійні моделі на основі XGBoostта алгоритми виявлення аномалій Random Cut Forest. Обґрунтовано доцільність застосування моделей часових рядів для прогнозування споживання природного газу, електричного навантаження та коефіцієнта надлишку повітря, оскільки зазначені параметри характеризуються часовою залежністю та циклічністю зміни значень. Запропонований цифровий двійник забезпечує можливість моніторингу технічного стану обладнання в режимі реального часу, прогнозування технологічних параметрів, виявлення аномальних режимів роботи, підтримки прийняття рішень та оптимізації режимів експлуатації когенераційної установки. Отримані результати можуть бути використані як основа для подальшого впровадження систем прогнозного технічного обслуговування, інтелектуального керування та підвищення енергоефективності об’єктів розподіленої генерації.