Розглянуто можливість застосування дронів (або безпілотних літальних апаратів, БЛА) в повітряному контролі вегетаційних показників сільськогосподарських культур. Відповідно до цієї задачі представлена система технічного зору (СТЗ) на базі динамічного триангуляційного лазерного сканування. Пояснюється застосування цього СТЗ для визначення індексу життєвої сили рослинності. Виходячи з виявленої інтенсивності кольору сільськогосподарських культур, перетвореного в конкретні параметри пропорційного електричного сигналу в оптоелектронному каналі СТЗ, можемо отримати ряд практичних висновків, корисних для подальшої обробки сільськогосподарської продукції. Результати обчислювальних результатів такого перетворення наведені в тексті. Передбачається фільтрація зовнішнього шуму результатів цього методу, розглянута необхідна додаткова математична обробка методом граничних елементів (BEM), методом Монте-Карло (MC) та методом кінцевої різниці (FDM); що BEM пропонує більш точні результати. Показано, що точне просторове позиціонування скануючого лазерного променя має першочергове значення для правильної роботи системи в цілому. Наведено кілька дослідницьких методів теорії управління у замкнутому контурі, такі як Pos-алгоритм з використанням плаваючих або цілих типів даних, сигналу ШІМ тощо, для поліпшення позиціонування валу двигуна постійного струму Maxon RE-max29 з додатковим кодером, з ціллю підвищення точності 3-мірного лазерного сканування.

Досліджено режими роботи однофазного активного випрямляча струму у випадку широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) за прямокутно-ступеневим законом і навантаження у вигляді тягового двигуна постійного струму. Розглянуто однофазну мостову схему випрямляча з розрядним діодом. Розроблено математичну модель випрямляча і визначено основні розрахункові співвідношення для ШІМ за прямокутно-ступеневої форми модуляційного сигналу. На комп'ютерній моделі досліджено електромагнітні процеси за трьох значень частоти модуляції (900, 1200, 1800 Гц). Встановлено особливості впливу глибини і частоти модуляції на коефіцієнт потужності випрямляча та ступінь спотворення синусоїдальності форми кривих напруги та струму в мережі живлення. Двигун постійного струму на сьогодні залишається основним типом тягового двигуна магістральних електровозів змінного струму напругою 25 кВ, 50 Гц в Україні та в ряді інших країн. Для живлення таких двигунів як правило застосовують випрямлячі на діодах або тиристорах. Разом із тим відомо, що перетворювачі на повністю керованих напівпровідникових приладах забезпечують більш високу енергетичну ефективність. Проведені дослідження надали можливість встановити, за яких значень частоти та глибини модуляції забезпечується високий коефіцієнт потужності (більше 0,9) і мінімальні спотворення синусоїдальності форми напруги і струму в мережі живлення. Це надає можливість визначити раціональні підходи до вибору силових схем і алгоритмів управління активними перетворювачами в тяговому електроприводі електровозів. Ефективність підвищення коефіцієнта потужності і зменшення несинусоїдальності напруги та струму полягає, насамперед, в зниженні витрат електроенергії на тягу поїздів. За сукупністю обраних критеріїв порівняння найбільш прийнятним для реалізації в тяговому електроприводі електровоза є активний випрямляч струму з частотою модуляції 1200 Гц. Забезпечення високих енергетичних характеристик в широкому діапазоні тягових навантажень може бути досягнуто в багатозонній схемі такого перетворювача.

Оптимізовано режими роботи тягового асинхронного приводу тепловоза за критерієм ефективності. Ідентифіковано оптимальні режими керування автономного інвертору напруги за різних температур обмоток тягових двигунів. Проаналізовано оптимальні режими роботи тягового приводу тепловоза та трамваю, що надало можливість встановити відмінності розташування точки переходу з просторово-векторної до однократної ШІМ від температури двигуна.

The object of this work is the experimental confirmation of the properties of the satellite solar plant based of photovoltaic (PV) converters with a DC-DC Converter controlled by pulse-width modulation (PWM) device for constant tracking of maximum power point (MPP) of the power plant. The results of the experiment confirmed simulation results, derived previously through using the mathematical model in Matlab/Simulink. In the work is proposed new more effective algorithm for solar PV MPP tracking based on combination of few known methods. First working point is chosen by the open-circuit voltage coefficient, next points are searched by the hill-climbing method.

Надано результати аналізу алгоритмів широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), а саме ШІМ на базі генератора пилкоподібних коливань і ШІМ на базі інтегрувальної ланки та релейного елемента. Наведено математичні залежності для визначення параметрів налаштувань цих алгоритмів. Запропоновано вдосконалений алгоритм ШІМ для умов роботи контролера з цілочисельними змінними без фільтра вхідного сигналу. Вдосконалений алгоритм забезпечує усунення впливу шумів вхідного аналогового сигналу регулятора на його імпульсний вихідний сигнал, а також дає можливість уникнути таке небажане явище як брязкіт вихідного релейного контакту контролера. Завдяки цьому досягається підвищення надійності функціонування контролера та збільшення часового ресурсу роботи його вихідних релейних контактів. Наведено приклад застосування ШІМ у складі автоматичного регулятора для керування тепловим об'єктом. Продемонстровано переваги вдосконаленого алгоритму ШІМ та обгрунтовано доцільність його застосування. Запропоновано спосіб вибору періоду імпульсів для ШІМ з урахуванням динамічних властивостей об'єкта регулювання.

Розроблено функціональну і структурну схеми імпульсної системи автоматичного управління температурним режимом електричної нагрівальної печі. Одержано математичні моделі ПДД-регулятора, реверсивного пускача, виконавчого механізму та автотрансформатора. Лінеаризовано ланцюжок ланок "ШІМ перетворювач - реверсивний пускач - виконавчий механізм". Ідентифіковано передатну функцію об'єкта регулювання. Складено математичну модель імпульсної САУ регулювання температури в печі.

Розглянуто проблеми енергозбереження теплових ресурсів при теплопостачанні офісних будівель і приміщень. У середовищі ANSYS Fluent побудовано теплову модель приміщення для перевірки алгоритмів управління температурним полем. Показано, що для забезпечення заданих комфортних умов у приміщенні необхідно використовувати регулятор з передбаченням, який враховує температуру зовнішнього повітря, вентиляцію та систему опалення.

Запропоновано та проаналізовано гібридне управління каскадно-зв'язаними інверторами системи здвоєного трифазного електропривода з асиметричним шестифазним асинхронним електродвигуном. Розглянуті алгоритми комбінованого регулювання та управління забезпечують усування напруги нульової послідовності у системі. Використання схеми синхронної векторної модуляції забезпечує симетрію форм вихідної напруги окремих інверторів та фазної напруги у системі у всьому діапазоні регулювання. Виконано моделювання процесів у шестифазній перетворювальній системі на базі чотирьох інверторів з гібридним керуванням.

Мета роботи - покращити моделювання та проектування систем автоматичного управління (САУ) в програмах, сумісних з SPICE, та отримати окремі економічні та універсальні макромоделі ШІМ-контролера. Розробити економічну макромодель ШІМ-контролера, що не генерує алгоритмічні збої для задач вивчення систем автоматичного управління в програмах автоматизованого проектування (ECAD). Моделювання контролера ШІМ здійснювалось на основі поведінкових елементів з бібліотеки ECAD, моделювання (розв'язання систем алгебро-диференціальних рівнянь з елементами програмування) базується на алгоритмах SPICE. Об'єкт дослідження - процес моделювання САУ з принципом широтно-імпульсного регулювання вихідного значення. Предмет дослідження - моделі контролерів ШІМ. Аналіз математичної забезпечення SPICE-сумісних програм ECAD та інших математичних процесорів дозволив класифікувати існуючі моделі ШІМ-контролерів, визначивши їх придатність для симуляції САУ. Визначені критерії синтезу нових моделей. Для алгоритмів SPICE 3G розроблено ключовута усереднену моделі на основі елементів поведінки. Розроблено універсальну та економічну макромодель контролера ШІМ на основі простих алгоритмів для визначення вихідного сигналу з мінімальним числом вхідних параметрів. Для автоматизованої системи вимірювання магнітної сприйнятливості розроблено макромодель генератора квазі-ШІМ сигналів, яка використовується для дослідження компенсаційної підсистеми цієї САР. Ця модель відрізняється від існуючих тим, що вона синтезує вихідний сигнал ступінчастої форми, а не імпульсний, таким чином, існує прямий контроль амплітуди вихідного сигналу, який приймається усередненим. Адекватність моделей підтверджується порівнянням результатів моделювання під час досліджень із існуючою в програмі SPICE моделлю та із із результатами експериментів з реальною САУ. Нові макромоделі контролера ШІМ, які відповідають критеріям адекватності, надійності та економічності, синтезовані на основі нового підходу в моделюванні об'єктів на макрорівні відповідно до теорії автоматичного управління. Макромоделі синтезовані із використанням можливостей поведінкового моделювання в програмах автоматизованого проектування в електроніці (ECAD). Як частина вивчення системи компенсації, була розроблена нова модель контролера, яка перетворює ШІМ-сигнал в амплітудномодульований сигнал за певним алгоритмом. Такий підхід (отримання квазі-ШІМ) дозволив значно спростити модель як керуючого пристрою, так і модель САУ в цілому. Практична цінність. Макромоделі PWM розширюють математичне забезпечення ECAD, зменшують ймовірність появи алгоритмічних збоїв та прискорюють моделювання САУ в ECAD. Підхід, який використовувався під час їх синтезу, дозволяє створювати аналогічні моделі для іншого програмного забезпечення (CAS, CAE).

Мета роботи - гармонійний аналіз струму навантаження в однофазному напівмостовому інверторі з ШІМ. Аналіз базується на розширенні диференціальних рівнянь, що описуються однією змінною часу до рівнянь у частинних похідних, описуваних двома змінними часу. Диференціальне рівняння у частинних похідних розв'язується за допомогою двовимірного перетворення Лапласа. Одержаний розв'язок представляється у формі подвійного ряду Фур'є. Одержаний результат перетворюється на форму, яка уможливлює опис у вигляді спектра в просторі двох дискретних змінних.

Система керування ШІМ перетворювачем в структурі гідроприводу механізму хитання використовується для запобігання спотворення руху кристалізатора. Робота системи основана на зборі даних із акселерометрів. Дана система буде корисною для багатьох металургійних заводів України та за кордоном, де використовується технологія безперервного лиття.

Аналіз перехідних і встановлених режимів у ланцюгах інвертора з ШІМ пов'язаний з розрахунком процесів з різними частотами. Для аналізу таких систем застосовується процедура розширення від диференціальних рівнянь з однією змінною часу до диференціальних рівнянь з частковими похідними (у часткових похідних) і двома змінними часу. Розв'язок диференціального рівняння в часткових похідних знаходиться із використанням двовимірного перетворення Лапласа. Пошук перехідного процесу пов'язаний з необхідністю обчислення відрахувань для частини полюсів. Ця властивість залежить від вибору частини площини незалежних змінних. Вираз для перехідного процесу отримано для різних інтервалів напруги живлення.

Вирішено наукове завдання створення автономного зварювального асинхронного генератора (АГ) з вентильним збудженням (ВЗ), в якому вентильний перетворювач (ВП) забезпечує машину реактивною потужністю і водночас формує зовнішні характеристики, а зварювальна дуга підключена до зажимів кола постійного струму. Розроблено математичну модель АГ з ВЗ, в якій ВП враховується відповідно до методу припасовування, за допомогою якої встановлено основні закономірності перебігу електромагнітних процесів. Показано, що за векторної широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) покращуються енергетичні показники генератора і умови роботи напівпровідникових ключів ВП в порівнянні з алгоритмом однократного перемикання. Створено методику розрахунків робочих характеристик АГ з ВЗ, що враховує зміну обвиткових даних, на основі схеми заміщення.

Розроблено, створено та досліджено енергоощадні адаптивні вібраційні технологічні машини (АВТМ) з керованими вібропроводами. Здійснено аналіз і класифікацію керованих систем віброприводу, резонансних вібраційних технологічних машин, за спільними ознаками дії віброприводу на робочий орган. На підставі аналізу позитивних і негативних факторів існуючих керованих систем вібраційних приводів синтезовано структурні схеми для керованих систем з дисбалансним і електромагнітним віброприводом, які дозволяють керувати параметрами вібраційного поля ВТМ на резонансній робочій частоті вібромашини та підтримувати постійний резонансний режим роботи ВТМ незалежно від зміни маси завантаження робочого органу. Розроблено алгоритм функціонування АВТМ резонансного типу. Даний алгоритм реалізовано на промисловому мікроконтролері та перетворювачі частоти на базі широтно-імпульсно модульованої (ШІМ). Розроблено комплексну методику розрахунку електромагнітного віброприводу за використання ШІМ для живлення у АВТМ резонансного типу. Для АВТМ даного типу з дебалансним віброприводом проведено дослідження з використанням експериментальної моделі адаптивної технологічної машини. За результатами досліджень установлено взаємозв'язок енергетичних характеристик вібраційного поля АВТМ резонансного типу й енергетичних затрат дебалансного віброприводу для їх створення. Розроблено комплексну методику та принципи розрахунку дебалансного віброприводу резонансних АВТМ.

Удосконалено методику експериментального визначення ємності та внутрішнього опору суперконденсаторів. Проведено експериментальне дослідження процесів перерозподілу між внутрішніми шарами суперконденсатора попередньо накопиченого заряду та впливу на такий перерозподіл тривалості витримки зарядженого суперконденсатора під напругою. Запропоновано систему регулювання процесів заряду/розряду суперконденсаторів та Li-ion акумуляторів з використанням ШІМ-контролера та пристрою балансування напруги на окремих їх елементах.

Предложен алгоритм формирования выходного ШИМ напряжения автономного инвертора. Расчетным и экспериментальным путем показана идентичность формируемого напряжения его реальной форме на выходе инвертора.

Методом узагальнених векторів та операторного зображення отримано рішення для стаціонарних електромагнітних процесів асинхронного двигуна у разі живлення від трифазного автономного інвертора напруги (АІН) з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ) за синусоїдальним законом. На основі принципу підпорядкованого регулювання та змінного режиму керування розроблено структури регулювання асинхронного електропривода з АІН-ШІМ, які використовують оптимальний за швидкодією відпрацювання статорного струму (моменту) АД алгоритм керування силовими ключами інвертора.

Проаналізовано процеси, що відбуваються в приводі за системою ПЧ - АД, яка працює у пуско-гальмових режимах, під час комутації ключів автономного інвертора напруги (АІН) з частотою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), електричних, електромагнітних і електромеханічних процесів в асинхронних електроприводах під впливом вихідної напруги інвертора, що формується за різними варіантами методу ШІМ, широтно-імпульсного й амплітудно-імпульсного регулювання. Особливу увагу приділено дослідженню внутрішніх комутаційних процесів в АІН і аварійних процесів приводу, що відбуваються у разі раптового відключення напруги живлення. Проведено порівняльний аналіз 73 варіантів формування вихідної напруги АІН. Розроблено рекомендації щодо їх ефективного застосування. Запропоновано універсальний програмний комплекс "MCF - Hicham", за допомогою якого досліджено нормальні й аномальні режими приводу в природних трифазних осях без проміжного переходу від двофазного представлення, що широко застосовується, до трифазної системи координат.

Формалізовано підхід, що узагальнює та доповнює теорію створення архітектур сучасних електроприводів (ЕП) і синтезу фільтрокомпенсувальних пристроїв - складових електротехнічних комплексів, для покращання електромагнітної сумісності контуру перетворення електричної енергії з живильною мережею та навантаженням. Проведено градацію рівнів вимог та їх відповідність умовам електромагнітної сумісності ЕП, симетрованих з живильною мережею та навантаженням. Досліджено електромагнітні процеси та підтверджено можливість досягнення необхідного рівня електромагнітної сумісності у разі ШІМ-напруги живлення електричного двигуна шляхом застосування електричних фільтрів. На базі методу чотириполюсника розроблено методику формування структур електричних фільтрів, що дозволяє синтезувати їх нові варіанти як комбінації функціональних ланок - суб'єктів фільтрації загальнофільтрувального комплексу. Доведено залежність між якістю перетворення електричної енергії в ЕП змінного струму з контуром імпульсного перетворення напруги живлення асинхронного двигуна (АД) та режимами їх функціонування, що дозволило розробити рекомендації щодо рівня припустимих і можливих відхилень форм кривих струму та напруги від синусоїдних. Запропоновано та досліджено алгоритм компенсації впливу параметрів вихідного фільтра на характеристики ЕП. Досліджено новий ефект, врахування якого дозволяє визначити рівень виконання захисних функцій відповідними пристроями перетворювального контуру. Доведено необхідність та модернізовано імпульсний перетворювач ШІМ-напруги комплектного ЕП елементами захисту від "довгих" імпульсів наднапруг.

Досліджено багатофазні імпульсні перетворювачі (БІП) з ШІМ-регулюванням з силовими каналами знижувального, підвищувального й інвертувального типів у разі асиметрії електричних процесів. Розроблено методику автоматизованого проектування систем і пристроїв з покращеними масогабаритними показниками. Запропоновано математичну модель асиметричних електричних процесів перетворювачів постійної напруги, яка узагальнена щодо трьох зазначених типів основних схем силових каналів і щодо режимів роботи перетворювача та дозволяє проводити розрахунки електричних, енергетичних і конструктивних параметрів перетворювача. Розроблено методику дослідження асиметричних електричних процесів та енергетичних параметрів перетворювачів постійної напруги модульної структури. Досліджено основні параметри модульних імпульсних перетворювачів постійної напруги з силовими каналами зазначених типів, проведено порівняльне оцінювання показників якості одно- та багатофазного імпульсних перетворювачів, одержано нові результати. Розроблено методику та програмне забезпечення для автоматизованого проектування багатофазних імпульсних перетворювачів за критерієм мінімального обсягу у разі максимального значення коефіцієнта корисної дії, що сприяє практичній реалізації пристоїв даного класу з покращеними масогабаритними показниками (більш високою питомою потужністю).