ВЕСТНИК
ПЕРМСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ISSN (Print): 2224-9397 ISSN (Online): 2305-2767 | ||
АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ МАЛОГАБАРИТНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЛИНЕЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ БИОНИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ А.П. Плюснин, Д.А. Опарин Получена: 27.05.2024 Рассмотрена: 24.06.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Линейные двигатели привлекают всё большее внимание исследователей по всему миру. Это связано как с расширением области применения электромеханических устройств в целом, так и с увеличением внимания к электродвигателям в частности. Непосредственно линейные двигатели находят применение в областях: робототехники, транспорта, нефтедобычи и других. Цель работы: провести анализ двигателя, похожего по габаритам с ранее спроектированным, но при изменённой конструкции (уменьшено количество полюсов, изменена конструкция паза). На основе проведённого анализа провести оптимизацию двигателя. Методы: в статье проведено сравнение предыдущей и новой конструкций двигателя на основе технологичности изготовления. Для анализа двигателя разработана параметризованная модель в Ansys Maxwell. Впоследствии эта модель была применена для оптимизации конструкции двигателя с целью уменьшения коле-баний тягового усилия. Результаты: в ходе работы была предложена и проанализирована новая конструкция цилиндрического двигателя, позволяющая упростить изготовление двигателя. Вы-явлен ряд недостатков, основным из которых является колебание тягового усилия двигателя. После анализа была проведена оптимизация по критерию уменьшения колебаний тягового уси-лия. Вторичным критерием стало сохранение усреднённого тягового усилия. На основе получен-ных данных проведена оптимизация. Предложены два варианта улучшения двигателя. Предло-жены также варианты дальнейшего направления исследований. Практическая значимость: проведённое исследование позволило улучшить конструкцию ранее разработанного двигателя, улучшить его выходные характеристики, повысить технологичность производства. Полученные результаты могут найти применение не только в бионическом протезировании, но и в малогаба-ритной робототехнике. Сведения об авторах:
Плюснин Александр Павлович (Пермь, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: plus20100@mail.ru). Список литературы: 1. Design of a pneumatic-electric hybrid linear end-effector for robot polishing / L. OuYang, M. Yang, X. Huang, S. Qiu, C. Zhang, K. Feng // 2021 13th International Symposium on Linear Drives for Industry Applications, Wuhan, China, 2021. – P. 1–6. DOI: 10.1109/LDIA49489.2021.9505754 2. Shirish Murty, V. Linear switched reluctance motor for traction propulsion system using configuration of electric locomotive / V. Shirish Murty, Shailendra Jain, Amit Ojha // Mechatronics. – 2023. – Vol. 89. – 102916. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2022.102916 3. Kumar, A. Design, analysis and realization of tubular linear induction motor for hammering application / A. Kumar, C. Supare // 2020 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES), Jaipur, India, 2020. – P. 1–7. DOI: 10.1109/PEDES49360.2020.9379399 4. Izzeldin Idris, Abdalla. Development and optimization of a moving-magnet tubular linear permanent magnet motor for use in a reciprocating compressor of household refrigerators / Izzeldin Idris Abdalla, Taib Ibrahim, Nursyarizal Bin Mohd Nor // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2016. – Vol. 77. – P. 263–270. DOI: 10.1016/j.ijepes.2015.11.020 5. Modeling and design of a linear electric-hydraulic conversion machine for electrification of off-highway vehicles / A. Khamitov, J. Swanson, J.V. de Ven, E.L. Severson // 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Baltimore, MD, USA, 2019. – P. 6126–6133. DOI: 10.1109/ECCE.2019.8913134 6. Linear electric machine design for an off-highway vehicle hydraulic charge pump / A. Khamitov, J. Swanson, E.L. Severson, J. Van de Vent // 2019 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Detroit, MI, USA, 2019. – P. 1–7. DOI: 10.1109/ITEC.2019.8790512 7. Артыкаева, Э.М. Линейный цилиндрический вентильный двигатель для добычи нефти / Э.М. Артыкаева, Л.Н. Васильева // Вестник Чуваш. ун-та. – 2023. – № 2. – С. 18–23. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-18-23 8. Chen, H. A transverse flux single-phase tubular-switched reluctance linear launcher with eight-pole structure / H. Chen, R. Nie, H. Wang, // IEEE Transactions on Plasma Science. – May 2019. – Vol. 47, no. 5. – 9. Hao, C. A transverse flux single-phase tubular switched reluctance linear motor / C. Hao, N. Rui // 2020 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices (ASEMD), Tianjin, China, 2020. – P. 1–2. DOI: 10.1109/ASEMD49065.2020.9276256 10. Chen, H. A transverse-flux single-phase tubular switched reluctance linear machine with 4 poles / H. Chen, R. Nie, X. Li // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. – Nov. 2021. – Vol. 31, no. 8. – P. 1–4. – Art no. 0601704. DOI: 10.1109/TASC.2021.3096514 11. Chen, H. Flux characteristics analysis of a single-phase tubular permanent magnet linear motor based on 3-D magnetic equivalent circuit / 12. Characteristics analysis of a novel three-phase tubular linear switched reluctance motor / Z. Xu, Z. Zhang, F. Zhang, Y. Zhang, 13. Research on proper fractional-slot concentrated winding characteristics for a high thrust force ultra-low speed tubular pm linear machine / D. Wu, J. Xu, Z. Han, H. Lin, P. Shao // 2023 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices (ASEMD), Tianjin, China. – 2023. – P. 1–2. DOI: 10.1109/ASEMD59061.2023.10369389 14. Generating performance of a tubular permanent magnet linear generator for application on free-piston engine generator prototype with wide-ranging operating parameters / Jian Li, Zhengxing Zuo, Wenzhen Liu, Boru Jia, Huihua Feng, Wei Wang, Andrew Smallbone, Anthony Paul Roskilly // Energy. – 2023. – Vol. 278. – 127851. DOI: 10.1016/j.energy.2023.127851 15. A novel single-phase tubular permanent magnet linear generator / H. Chen, S. Zhao, H. Wang, R. Nie // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. – June 2020. – Vol. 30, no. 4. – P. 1–5. – Art no. 5202705. DOI: 10.1109/TASC.2020.2976948 16. Guo, Guoqiang. Analysis of electromagnetic vibration of submerged tubular linear motors based on wave propagation approach / Guoqiang Guo, Yinglong Zhao, Anbin Yu // Wave Motion. – 2024. – Vol. 127. – 103287. DOI: 10.1016/j.wavemoti.2024.103287 17. Analysis of flux linkage and detent force for a modular tubular permanent magnet synchronous linear motor with large slots / Q. Tan, X. Huang, L. Li, M. Wang // IEEE Transactions on Energy Conversion. – Sept. 2019. – Vol. 34, no. 3. – P. 1532–1541. DOI: 10.1109/TEC.2019.2912873 18. Structural design and performance prediction of novel modular tubular permanent magnet linear synchronous motor / Qingle Wu, Liqun Wang, Guolai Yang, Enling Tang // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2022. – Vol. 564. – Part 2. – 170158. DOI: 10.1016/j.jmmm.2022.170158 19. Thrust optimization of tubular C-core modular linear permanent-magnet synchronous motor / J. Zhao, Q. Mou, K. Guo, B. Li, X. Liu // 22nd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), Harbin, China, 2019. – P. 1–6. DOI: 10.1109/ICEMS.2019.8921998 20. Modeling and optimization of a tubular permanent magnet linear motor using transverse-flux flux-reversal topology / D. Dong, W. Huang, F. Bu, 21. The simulation design of parameters optimization on tubular linear motor with optimal output force / J. Zheng, J. Chen, Y. Huang, P. Zheng, 22. Плюснин, А.П. Расчет линейного двигателя для целей бионического протезирования / А.П. Плюснин, Д.А. Опарин, А.В. Опарина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2022. – № 41. – С. 189–214. DOI: 10.15593/2224-9397/2022.1.09 23. Расчет тягового усилия цилиндрического линейного вентильного двигателя для привода плунжерного насоса / В.В. Шапошников, Р.О. Токарев, А.Д. Коротаев, Е.А. Чабанов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2019. – № 32. – С. 183–198. 24. Расчет характеристик цилиндрического линейного вентильного двигателя / В.В. Шапошников, Р.О. Токарев, А.Д. Коротаев, 25. Su, Y. Optimization of thrust fluctuation of 2D permanent magnet synchronous linear motor based on ANSYS Maxwell / Y. Su, X. Wang // 2nd International Conference on Electrical Engineering and Control Science (IC2ECS), Nanjing, China, 2022. – P. 593–596. DOI: 10.1109/IC2ECS57645.2022.10087973 НЕЧЕТКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СУШКИ СУСПЕНЗИЙ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ О.Л. Ахремчик, Н.В. Кузнецов Получена: 21.06.2024 Рассмотрена: 08.07.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
В ходе совершенствования методов и систем управления процессами сушки суспензий для обеспечения повышения производительности сушилок и снижения затрат рассматривается многокоординатное пространство переменных. Анализ библиографических источников показы-вает, что последовательные фаззификация и дефаззификация переменных в ходе нечеткого вывода на уровне локальных регуляторов может быть основой модернизации систем автомати-зации процесса сушки. Целью исследований является уменьшение расхода энергоресурсов и степени температурного воздействия на микроводоросли при сушке. В качестве объекта иссле-дования рассматривается процесс управления распылительной сушилкой для производства по-рошков из биологических растворов и суспензий. Предметом исследования являются нечеткие локальные регуляторы системы автоматизации процесса сушки. Методы исследования: в про-цедурах структурного синтеза регулятора рассматривается вариативность способов фаззифика-ции и импликаций при формировании выходного воздействия. Результаты: для распылительной сушилки, включающей нагреватели и насосное оборудование для изменения расходов и темпе-ратур потоков, постановка задач управления сушкой и синтеза регуляторов производится на множестве штатных ситуаций с использованием в законах регулирования нескольких входных переменных. Например, в регуляторе температуры сушильного агента в качестве входных пере-менных рассматриваются температура и вязкость суспензии. В ходе исследований выявлены возмущения в канале управления системы автоматизации, влияющие на разброс температур суспензии и сушильного агента при сушке. Данные возмущения обусловлены возможностью при-менения альтернативных функций принадлежности и разных импликаций в правилах вывода. В ходе моделирования работы локальных регуляторов при выводе использованы правила Мам-дани и рассматриваются три градации для входных переменных и пять градаций для выхода регулятора. Практическая значимость: показана возможность и представлено обоснование снижения степени температурного воздействия и расхода энергоресурсов при сушке суспензии микроводорослей в ходе уменьшения разброса регулируемых параметров, в частности темпера-туры сушильного агента. Вариация регулируемых координат снижается за счет учета возмуще-ний, связанных с фаззификацией и формированием вывода в канале управления. Например, использование вместо прямоугольных гауссовых функций принадлежности позволяет в два раза снизить среднеквадратическое отклонение температуры сушильного агента при разной произво-дительности распылительной сушилки. Дополнительное снижение разброса температур достига-ется при смене способа задания импликаций в правилах вывода. Полученные результаты под-тверждают правомерность применения нечетких регуляторов при автоматизации сложных объек-тов управления, к которым относятся распылительные сушилки. Предполагается, что организа-ция вывода на базе правил Сугено вместо правил Мамдани также является возмущением в ка-нале управления, влияние которого будет исследоваться в дальнейшем. Сведения об авторах:
Ахремчик Олег Леонидович (Тверь, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Автоматизация технологических процессов» Тверского государственного техническо-го университета (170026, Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22, e-mail: axremchic@mail.ru). Список литературы: 1. Гамрекели, М.Н. Предельные значения производительности установок распылительной сушки [Электронный ресурс] / М.Н. Гамрекели // Известия вузов. Лесной журнал. – 2006. – № 1. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/predelnye-znacheniya-proizvoditelnosti-ustanovok-raspylitelnoy-sushki (дата обращения: 16.04.2024). 2. Situmorang, Z. Fuzzy Rule Suram for Controlling Drying Process System / Z. Situmorang, A.E. Husein // Techniques and Innovation in Engineering Research. – 2023. – Vol. 5. – P. 1–34. DOI: 10.9734/bpi/taier/v5/18344D 3. Mehmet Akif, Koç. Prediction of the capacitance of the corn drying process parameter using adaptive- neuro-fuzzy intelligent technique with experimental validation / Mehmet Akif Koç, Y. Çay // Drying Technology. – 23 October 2023. DOI: 10.1080/07373937.2023.2271557. – URL: https: //www.semanticscholar.org/paper/Prediction-of-the-capacitance-of-the-corn-drying-Çelik-Koç/22ec3d581069fa0d40601dcbc802c8de34667eca (дата обращения: 23.05.2024). 4. Лабинский, А.Ю. О применимости нечеткой логики в решении задач оптимизации / А.Ю. Лабинский // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). – 2022. – 5. Ахремчик, О.Л. Управление сушкой суспензии хлореллы 6. Шевцов, А.А. Модельные представления процесса распылительной сушки фильтрата спиртовой барды на основе уравнений Навье-Стокса / А.А. Шевцов, А.С. Муравьев // Вестник ВГУИТ. – 2015. – № 4. – С. 11–16. 7. Интеллектуальная система управления процессом сушки пастообразных материалов в вальце-ленточных сушильных установках / С.В. Артемова [и др.] // Современные наукоемкие технологии. – 2022. – № 3. – С. 9–15. 8. Балюбаш, В.А. Структура многоканальной системы управления процессом сушки молочных продуктов / В.А. Балюбаш, С.Е. Алёшичев, В.А. Добряков // Научный журнал НИУ ИТМО. Сер. Процессы 9. Тугов, В.В. Автоматизация процесса обжига керамического кирпича: монография / В.В. Тугов, В.Р. Сабанчин. – Оренбург: Изд-во Оренбург. гос. ун-та, 2019. – 150 с. 10. Макаш, И.С. Управление потенциально опасным производством сушки барды с использованием нечеткого регулятора / И.С. Макаш, А.В. Бурковский // Вестник ВГТУ. – 2015. – № 1. – С. 1–4. 11. Faqih, Hanafi. Temperature and Humidity Control Systems for Dryer Machines in Industrial Salt Factory Based on Fuzzy Logic / Faqih Hanafi, Denny Irawan // Indonesian Vocational Research Journal. – 2022. – Vol. 2, no.1. – Р. 112–117. DOI: 10.30587/ivrj.v2i1 12. Fogel, D.B. Fundamentals of computational intelligence: neural networks, fuzzy systems, and evolutionary computation / D.B. Fogel, 13. Jong, J.-S.R. ANFIS: Adaptive-Network-based fuzzy inference system / J.-S.R. Jong // IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics. – June 1993. – Vol. 23, № 3. – P. 665–685. DOI: 10.1109/21.256541 14. Юран, С.И. Совершенствование системы регулирования микроклимата на основе нечеткой логики / С.И. Юран, М.Н. Вершинин // Вестник НГИЭИ. – 2019. – № 9 (100). – С. 33‒45. 15. Liu, Zhe. Control Method for Continuous Grain Drying Based on Equivalent Accumulated Temperature Mechanism and Artificial Intelligence / Zhe Liu, Yan Xu, Wenfu Wu // Foods. March 2022. DOI: 10.3390/foods11060834. – URL: https://www.semanticscholar.org/paper/ 16. Никулин, В.С. Виртуальный измеритель температуры камеры сгорания на базе нечеткой логики / В.С. Никулин, С.А. Сторожев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2023. – № 47. – С. 71–84. DOI: 10.15593/2224-9397/2023.3.04 17. McCaslin, S. How to design a fuzzy logic controller. Control automation / S. McCaslin. – September 29, 2021. – URL: https://control.com/ 18. Игнатьев, В.В. Метод автоматического синтеза нечетких регуляторов / В.В. Игнатьев, В.А. Соловьев, А.А. Воротова // Программные продукты и системы. – 2019. – Т. 32, № 4. – С. 759–769. DOI: 10.15827/0236-235X.128.759-769 19. Программная реализация методов нечеткой логики в современных контроллерах / С.Л. Горобченко [и др.] // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2023. – № 3. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-474-480 20. Implementation of fuzzy logic control algorithm for temperature control in robusta rotary dryer coffee bean dryer / Nihayatun Nafisaha [et al.] // MethodsX. – 2024. – Vol. 12. DOI: 10.1016/j.mex.2024.102580 21. Демидова, Г.Л. Особенности применения нечетких регуляторов на примере управления скоростью вращения электродвигателя постоянного тока / Г.Л. Демидова, А.Ю. Кузин, Д.В. Лукичев // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2016. – Т. 16, № 5. – С. 872–878. DOI: 10.17586/2226-1494-2016-16-5-872-878 22. Леденева, Т.М. Особенности реализации механизма нечеткого логического вывода в нечетких системах / Т.М. Леденева, А.Д. Решетников // Международный научно-исследовательский журнал. – 2021. – № 6 (108). DOI: 10.23670/IRJ.2021.108.6.018 23. Турбал, Е.Ю. Подход к разработке модели сушки пиломатериалов на основе нечеткой логики / Е.Ю. Турбал, Б.М. Шифрин, 24. Buckley, J.J. Sugeno-type controller are universal controllers / 25. Шифрин, Б.М. Модернизация сушильных камер на основе нечеткого регулирования / Б.М. Шифрин // Безопасность и охрана труда в лесозаготовительном и деревообрабатывающем производствах. – 2024. – № 1. DOI: 10.33920/pro-05-2401-04 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В КАБЕЛЬНОМ КАНАЛЕ М.А. Васильев, Н.М. Труфанова Получена: 20.07.2024 Рассмотрена: 29.07.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
В современных кабельных системах наблюдается тенденция к увеличению плотности прокладки кабельных линий. Однако повышение плотности кабельных линий приводит к увели-чению тепловыделений, которые, в свою очередь, создают риск перегрева кабелей и, как след-ствие, снижают надежность и безопасность работы электрооборудования. Для решения этой проблемы требуется точное прогнозирование температурного распределения внутри кабельных каналов, которое невозможно получить аналитически из-за сложности физических процессов, протекающих в них. В связи с этим становится актуальным применение численных методов для моделирования нестационарных процессов тепломассопереноса в кабельных каналах. Числен-ное моделирование позволяет учесть влияние множества факторов, влияющих на температур-ное распределение. Цель: данная работа посвящена разработке и построению математической модели нестационарных процессов тепломассопереноса в уплотненном и неуплотненном прямо-угольном кабельных каналах, проложенных под землей. Методы: поставленная задача реша-лась с помощью, численной реализации модели методом конечных объемов. Моделирование производилось при помощи специализированного математического программного обеспечения ANSYS (в таких пакетах, как ICEM CFD, MAXWELL, FLUENT). Основные результаты: получены поля скоростей, температур в неуплотненном и уплотненном кабельных каналах, подобраны максимальные длительно-допустимые токовые нагрузки, а также проведена оценка эффективно-сти уплотнения. Практическая значимость: разработанная модель может быть использована для оптимизации конструкции кабельных каналов, обеспечивая их безопасную и надежную рабо-ту. Результаты моделирования позволяют прогнозировать температурное распределение внутри кабельного канала при различных условиях эксплуатации, что важно для предотвращения ава-рийных ситуаций и продления срока службы кабелей. Сведения об авторах:
Васильев Максим Андреевич (Пермь, Российская Федерация) – магистрант кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: vasilev.maks2000@mail.ru). Труфанова Наталия Михайловна (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Конструирование и технологии в электротехнике» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: trufanova@pstu.ru). Список литературы: 1. Singh, K. Cable monitoring solution – predict with certainty / 2. Shwehdi, M.H. Investigating and Studying the Thermal Effect ofthe Underground Cables / M.H. Shwehdi, F.S. AL-Ismail, A.A. AL-Nuaim // 2010 IEEE International Symposium on Electrical Insulation. – June 2010. DOI: 10.1109/ELINSL.2010.5549813 3. Terracciano, M. Thermal analysis of cables in unfilled troughs: investigation of the IEC standard and a methodical approach for cable rating / M. Terracciano, S. Purushothaman // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2012. – Vol. 27 (3). – P. 1423–1431. 4. Thermal transient analysis of underground cables / J. Desmet 5. Real time monitoring of power cables by fibre optic technologies. Tests, applications and outlook / G.J. Anders [et al.] // 6th International Conference on Insulated Power Cables (JiCable'03). – Paris, 2003. 6. Гуревич, Ю.Е. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя / 7. Singh, K. Cable monitoring solution – predict with certainty / 8. Ukil, A. Distributed temperature sensing review of technology and applications / A. Ukil, H. Braendle, P. Krippner // Sensors Journal, IEEE. – 2012. – Vol. 12 (5). – P. 885–892. 9. Working Group 02, CIGRE Study Committee 21: Current ratings of cables for cyclic and emergency loads. Part 1. Cyclic ratings (Load Factor less than 100%) and response to a step function // Electra. – 1972. – № 24. – P. 63–96. 10. Working Group 21-03, CIGRE Stady Commitee 21: Current ratings of cables for cyclic and emergency loads. Part 2. Emergency ratings and short duration response to a step function // Electra. – 1976. – № 44. – 11. Кучеров, Ю.Н. Проблемы обеспечения безопасности потребителей и объектов электроэнергетики при нарушениях работы энергосистемы / Ю.Н. Кучеров, Ю.Е. Гуревич // Энергетик. – 2007. – № 8. – 12. Титков, В.В. Кабельные линии 6–10 кВ и выше. Влияние способов прокладки на температурный режим / В.В. Титков, С.М. Дудкин // Новости электротехники. – 2012. – № 3. 13. Optimal position of buried power cables / G. De Mey [et al.] // Elektronika ir Elektrotechnika. – 2014. – Vol. 20 (5). DOI: 10.5755/j01.eee.20.5.7097 14. Research on optimal placement methodology of power cable in ductbank / J. Wang [et al.] // Energy Reports. – 2023. – Vol. 9. – P. 46–57. DOI: 10.1016/j.egyr.2022.10.363 15. Грешняков, Г.В. К вопросу о выборе предельно допустимых токов силовых кабелей / Г.В. Грешняков, Г.В. Ковалев, С.Д. Дубницкий // Кабели и провода. – 2011. – № 6. – С. 12–16. 16. Calculation of ampacity of underground cables under humidity migration conditions / Meng Gao [et al.] // 2015 IEEE 11th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM). – July 2015. DOI: 10.1109/ICPADM.2015.7295442 17. Вассерман, А.А. Теплофизические свойства воздуха и его компонентов / А.А. Вассерман, Я.З. Казавчинский, В.А. Рабинович. – М.: Наука, 1966. – 375 с. 18. Ким, В.С. Методика экспериментального определения номинальных токовых нагрузок кабельных изделий / В.С. Ким, В.А. Лавринович, О.А. Анисимова // Науковедение: интернет-журнал. – 2013. – 19. Neher, J.H. Calculation of the temperature rise and load capability of cable systems / J.H. Neher, M.H. McGrath // AIEE Transactions. – 1957. – Vol. 76. – Part 3. – P. 755–772. 20. Бирюлин, В.И. Расчет температуры нагрева изоляции кабеля 21. Dubyago, M.N. Prediction of residual life of isolating materials in the process of thermal power equipment deterioration / M.N. Dubyago, 22. Николаева, О.В. Точность схем метода конечных элементов для решения уравнения переноса на неструктурированных тетраэдрических и призматических сетках / О.В. Николаева, А.С. Казанцева // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. – 2020. – № 1. – С. 3–19. 23. Труфанова, Н.М. Математическое моделирование нестационарных процессов тепломассопереноса в прямоугольном кабельном канале / Н.М. Труфанова, М.А. Васильев // Автоматизированные системы управления и информационные технологии: материалы всерос. науч.-техн. конф.: в 2 т. – Пермь, 2022. – С. 25–31. 24. Усович, О.И. Выбор рационального режима работы кабельных линий при уплотнении кабельного канала / О.И. Усович, 25. Зыков, А.С. Численная оценка температурного поля муфтового кабельного соединения и его влияния на пропускную способность кабельной линии / А.С. Зыков, Н.М. Труфанова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2018. – № 28. – С. 7–17. 26. Труфанова, Н.М. Математическое моделирование нестационарных процессов тепломассопереноса в прямоугольном кабельном канале / Н.М. Труфанова, Е.Ю. Навалихина, М.В. Марковский // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2014. – № 3 (11). – С. 55–66. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ЕГО ГЕОМЕТРИИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С.А. Ганджа, С.Д.М. Джанабат, Д.С. Ганджа Получена: 03.07.2024 Рассмотрена: 29.07.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Вентильные электродвигатели постоянного тока являются классом электрических машин, который динамично развивается в связи с тем, что в них заинтересованы специалисты таких отрас-лей, как медицина, электро- и гибридный транспорт, космос, технические системы специального назначения. Одно из направлений этого развития связано с оптимизацией геометрии магнитной системы, которая обеспечивает высокие массоэнергетические показатели. Существующие матема-тические модели для оптимизационных расчетов, в основу которых положен метод эквивалентных схем замещения, не удовлетворяют требования точности определения основных параметров элек-тромагнитного поля, в частности, точности определения рабочего магнитного потока, который наводит ЭДС в фазах якорной обмотки. Это снижает качество оптимального проектирования и замедляет развитие электроприводов на базе ВДПТ. Цель исследования: разработка математи-ческой модели, которая, с одной стороны, была бы простой, чтобы ее можно было включить в большое число оптимизационных циклов, с другой стороны, обладала бы достаточной точностью определения основных энергетических параметров. Такая модель позволила бы расширить число варьируемых переменных и повысить качество оптимизационных расчетов. Методы: для построе-ния математической модели был выбран метод конечных элементов (МКЭ), который базируется на фундаментальных уравнениях Максвелла для расчета электромагнитного поля, но при этом коли-чество элементов, на которые разбивается поперечная геометрия, заранее выбирается ограничен-ным. Модель параметризована и позволяет рассчитать любую геометрию для ВДПТ выбранного класса. Такой подход позволяет создать простую и точную модель для оптимизации. Результаты: методика реализована в программном коде на алгоритмическом языке Python. В математическую модель вошло в конечном счете 53 алгебраических уравнения. Программа учитывает применение различных электротехнических материалов для электротехнической стали, высококоэрцитивных постоянных магнитов, меди обмотки якоря. Математическая модель учитывает боковые потоки рассеяния постоянного магнита, пазовое рассеяние и рассеяние по коронкам зубцов. Практическая значимость: создание математической модели на базе МКЭ с ограниченным числом элементов является новым подходом в электромашиностроении. Он позволяет сделать более точными опти-мизационные расчеты, тем самым улучшить массоэнергетические характеристики ВДПТ. Данный подход можно рекомендовать для оптимизации тепловых режимов и аэродинамических расчетов электрических машин. Предлагаемая методика повысит качество проектирования ВДПТ и электри-ческих машин других классов. Сведения об авторах:
Ганджа Сергей Анатольевич (Челябинск, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры «Электропривод, мехатроника и электромеханика» Южно-Уральского государственного университета (454080, Челябинск, пр. Ленина, 76, e-mail: gandzhasa@susu.ru). Джанабат Саад Джасим Мохаммед (Челябинск, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Электронные вычислительные машины» Южно-Уральского государственного университета (454080, Челябинск, пр. Ленина, 76, e-mail: saadaljanabi81@gmail.com). Ганджа Дмитрий Сергеевич (Москва, Российская Федерация) – соискатель Южно-Уральского государственного университета, руководитель отдела маркетинга АО «Гардтекс», e-mail: medvedy82@mail.ru Список литературы: 1. Gandzha, S. Development of system of multi-level optimization for brushless direct current electric machines / S. Gandzha, B. Kosimov, 2. Gandzha, S. Geometry optimization of asynchronous synchronous alternator with using generalized variables / S. Gandzha, A. Kotov, 3. Проектирование электрических машин / И.П. Копылов, 4. Вольдек, А.И. Электрические машины: учебник для студ. вузов / А.И. Вольдек. – 3-е изд. – Л., 1979. – 832 с. 5. Иванов-Смоленский, А.В. Электрические машины: в 2 т. Т. 2. / А.В. Иванов-Смоленский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2005. – 528 с. 6. Галлагер, Р. Метод конечных элементов. Основы: пер. с англ. / Р. Галлагер. – М.: Мир, 1984. – 428 с. 7. Деклу, Ж. Метод конечных элементов: пер. с франц. / Ж. Деклу. – М.: Мир, 1976. 8. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. – М.: Мир, 1975. 9. Зенкевич, О. Конечные элементы и аппроксимация: пер. с англ. / О. Зенкевич, К. Морган. – М.: Мир, 1986. 10. Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов / 11. CALFEM: A finite element toolbox: Version 3.4 / P. Austrell, 12. Геча, В.Я. Использование конечноэлементных моделей для проектирования фрагментов сложных электромеханических систем / В.Я. Геча // Труды ВНИИЭМ. – М., 1985. – Т. 79. – С. 79–83. 13. Аронзон, А.Н. Математическое моделирование динамики международной космической станции «альфа» с учетом упругоинерционных характеристик несущей конструкции, солнечных батарей и больших перемещений механизмов / А.Н. Аронзон, А.М. Белостоцкий, В.Я. Геча // BEM&FEM: сб. докл. конф. – СПб., 2000. – Т. 3. – С. 13–19. 14. Геча, В.Я. Динамика трехкомпонентного привода солнечных батарей с упругими элементами / В.Я. Геча, А.Н. Аронзон, Е.А. Канунникова // Электротехника. – 2003. – № 2. – С. 7–12. 15. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов 16. Кузнецов, В.А. Универсальный метод расчета магнитных полей и процессов электрических машин с дискретно-распределёнными обмотками / В.А. Кузнецов: дис. … д-ра техн. наук. – М.: Изд-во МЭИ, 17. Захаренко, А.Б. Анализ магнитного поля и электродвижущей силы мотор-колеса / А.Б. Захаренко, А.Ф. Авдонин // Электротехника. – 2004. – № 2. – С. 27–32. 18. Gandzha, S. Development of engineering method for calculation of magnetic systems for brushless motors based on finite element method / S. Gandzha, D. Aminov, B. Kosimov // 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2019 March 2019, Number of article 87429762019. – Sochi, 25 March 2019 to 29 March 2019. (CFP19F42-ART; Code 149030). DOI: 10.1109/ICIEAM.2019.8742976 19. Фалалеев, Д.В. Расчет параметров синхронного генератора при неполной информации / Д.В. Фалалеев, Б.В. Кавалеров // Электротехника. – 2022. – № 11. – С. 53–59. 20. Кавалеров, Б.В. Построение статических моделей синхронного генератора по экспериментальным данным / Б.В. Кавалеров, 21. Кавалеров, Б.В. Математическое моделирование динамики электрических машин в фазных осях / Б.В. Кавалеров, В.В. Кошелев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2019. – № 31. – С. 72–90. 22. Крылова, И.А. Модель синхронного генератора в среде Matlab/Simulink с учетом насыщения магнитной цепи / И.А. Крылова, Б.В. Кавалеров // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика: материалы IX Междунар. интернет-конф. молодых ученых, аспир., студ. (20 нояб.–31 дек. 2017 г.). – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – С. 114–121. 23. Тарасов, В.А. Моделирование электроэнергетических систем сложной структуры / В.А. Тарасов, А.Б. Петроченков, Б.В. Кавалеров // Электротехника. – 2018. – № 11. – С. 47–53. 24. Кавалеров, Б.В. Программный комплекс для моделирования электроэнергетических систем произвольной конфигурации / Б.В. Кавалеров, К.А. Один // Электротехника. – 2017. – № 5. – С. 75–79. 25. Крылова, И.А. Модель синхронного генератора с учетом насыщения магнитной цепи в среде MatLab/Simulink для исследования автоматических регуляторов / И.А. Крылова, Б.В. Кавалеров, Е.А. Чабанов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2017. – № 24. – С. 178–191. 26. Kazakov, Yu.B. Analysis of electromechanical processes in asynchronous machines during tests by the loading-back method with energy recovery in the network / Yu.B. Kazakov, I.A. Palilov, I.V. Gulyaev // Russian Electrical Engineering. – 2020. – Vol. 91 (1). – Р. 1–7. 27. Метод диагностики дефектов синхронных генераторов по изменениям внешнего электромагнитного поля / Ю.Б. Казаков, Н.А. Морозов, А.П. Океанский, Е.А. Шумилов // Вестник Иванов. гос. энергетич. ун-та. – 2019. – № 1. – С. 55–61. 28. Методика выбора параметров обмотки статора асинхронных двигателей общепромышленного исполнения для частотно-регулируемого электропривода / А.Н. Бирюков, С.М. Воронин, Е.А. Шумилов, Ю.Б. Казаков // Вестник Иванов. гос. энергетич. ун-та. – 2018. – ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ИНДУКЦИОННЫХ МАШИНАХ ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ДРОБЛЕНОГО ЭЛЕКТРОННОГО И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ЛОМА А.Ю. Коняев, Д.Н. Багин, К.В. Кузнецов Получена: 22.07.2024 Рассмотрена: 02.08.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Обоснована актуальность промышленной переработки электронного и электротехниче-ского лома. Показана целесообразность применения электродинамических сепараторов с бегу-щим магнитным полем для извлечения частиц цветных металлов из потока дробленого элек-тронного и кабельного лома и последующей индукционной сортировки металлов и сплавов. От-мечено, что такие сепараторы можно рассматривать как линейные индукционные машины со вторичным элементом, размеры которого не превышают половины полюсного деления линейно-го индуктора. Такие машины недостаточно изучены. Цель исследования: выявление особенно-стей электромагнитных процессов в линейных индукционных машинах со вторичным элементом малых размеров. Методы исследования и результаты: основные результаты, представленные в статье, получены в ходе экспериментальных исследований нескольких опытных установок электродинамической сепарации, отличающихся как конструкцией самой установки, так и пара-метрами линейных индукторов. По результатам экспериментов выявлена слабая реакция вто-ричных токов, что позволяет при моделировании линейных индукционных машин электродина-мических сепараторов использовать допущение о пренебрежимо малой электромагнитной доб-ротности. Показано резкое снижение электромагнитных усилий в области размеров вторичного элемента, не превышающих половину полюсного деления, и увеличение влияния на них нерав-номерности распределения магнитного поля по длине линейного индуктора. Проанализировано влияние на величину электромагнитного усилия формы проводящих частиц и ориентации их в магнитном поле. Показано, что в области малых размеров вторичного элемента такое влияние уменьшается. Выполнено теоретическое толкование полученных результатов. Отмечено, что указанные особенности связаны с тем, что в сепарируемых частицах малых размеров происхо-дит перераспределение наведенных вторичных токов и преобладает одноконтурное их распре-деление. Практическая значимость работы: с учетом выявленных особенностей электромаг-нитных процессов в линейных индукционных машинах со вторичным элементом малых размеров даны рекомендации по разработке математических моделей электродинамических сепараторов. Методики расчета и проектирования сепараторов на основе таких моделей необходимы для со-здания эффективных установок для сепарации дробленого электронного и кабельного лома. Сведения об авторах:
Коняев Андрей Юрьевич (Екатеринбург, Российская Федера-ция) – профессор, доктор технических наук, профессор кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: a.u.konyaev@urfu.ru). Список литературы:
ИМИТАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ И РАЗДРАЖИТЕЛЕЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОСПРИЯТИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ А.В. Вострых Получена: 03.08.2024 Рассмотрена: 09.09.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Тенденции современного мира, наполненного цифровыми продуктами, диктуют правила максимального удобства программ и их высокой эффективности. Только в этом случае от работы в таких продуктах можно ожидать высокой работоспособности пользователей и результативности их работы. Помимо свойств самих цифровых продуктов на эффективность их восприятия влияют многочисленные внешние факторы и раздражители. В настоящее время отсутствуют какие-либо научно-методические и инструментальные средства, позволяющие оценить степень воздействия внешних факторов и раздражителей на эффективность восприятия программных продуктов пользователями, а также их воздействие на уровень работоспособности этих пользователей, что подразумевает актуальность разработки таких средств. Цель исследования: разработка науч-но-методических и инструментальных средств, позволяющих оценить степень воздействия внешних факторов и раздражителей на работоспособность пользователей программных продук-тов, обладающих графическими пользовательскими интерфейсами. Методы: автором использо-вались теоретические правила и выводы из таких дисциплин, как: дизайн, нейроэстетика, эрго-номика, психология, а также алгоритмы и показатели оценки эффективности интерфейсов, полу-ченные в более ранних работах автора настоящей статьи. Результаты: предложены оригиналь-ные аналитические модели оценки когнитивной, визуальной и моторной нагрузок, предложена формула оценки работоспособности пользователей, описан авторский подход, позволяющий сравнивать рабочие композиции между собой для выбора наиболее подходящей и представлена имитационно-аналитическая модель, позволяющая как автоматизировать процесс оценки и сравнения рабочих композиций, так и отслеживать в режиме реального времени изменение уровня нагрузок, воздействующих на пользователей при смене значений показателей моделей пользователей и композиций, тем самым подбирая их оптимальные значения. Практическая значимость исследования: предложенная в статье модель позволит повысить уровень работо-способности пользователей в программных продуктах за счёт подбора оптимальных характери-стик рабочей композиции, в которой будут осуществлять свою деятельность эти пользователи. Сведения об авторах:
Вострых Алексей Владимирович (Санкт-Петербург, Российская Федерация) – кандидат технических наук, старший преподаватель ка-федры «Прикладная математика и информационные технологии» Санкт-Петербургского университета Государственной противопожар-ной службы МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский пр., 149, e-mail: a.vostrykh@list.ru). https://orcid.org/0000-0002-8261-0712, SPIN-код: 4788-4683 Список литературы: 1. Раскин, Д. Интерфейс Новые направления в проектировании компьютерных систем / Д. Раскин. – М.: Символ, 2007. – 257 с. 2. Уэйншенк, С. 100 главных принципов дизайна. Как удержать внимание / С. Уэйншенк. – СПб.: Питер, 2011. – 272 с. 3. Norman, D.A. Living with complexity / D.A. Norman. – The MIT Press, 2010. – 308 p. 4. Круг, С. Как сделать сайт удобным. Юзабилити по методу Стива Круга / С. Круг. – СПб.: Питер, 2010. – 170 с. 5. Максимов, А.В. Анализ применяемых информационных систем в пожарно-спасательных подразделениях МЧС России / 6. Вострых, А.В. Комплекс алгоритмов оптимального проектирования и оценки эффективности визуальной составляющей графических пользовательских интерфейсов / А.В. Вострых // Вестник Санкт-Петербург. ун-та Гос. противопожарной службы МЧС России. – 2024. – № 1. – С. 139–154. 7. Вострых, А.В. Алгоритм оценки влияния внешних факторов и раздражителей на эффективность восприятия графических пользовательских интерфейсов / А.В. Вострых // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2024. – № 49. – С. 82–105. 8. Вострых, А.В. Алгоритм оценки эффективности композиционного равновесия графических пользовательских интерфейсов / 9. Нильсен, Я. Mobile Usability. Как создавать идеально удобные приложения для мобильных устройств / Я. Нильсен. – М.: Эскмо, 10. Максимов, А.В. Архитектура информационной системы анализа закономерностей в информационных потоках / А.В. Максимов, М.А. Самарин // Вестник Санкт-Петербург. ун-та Гос. противопожарной службы МЧС России. – 2023. – № 2. – С. 177–185. 11. Курта, П.А. Обзор способов построения динамических адаптивных интерфейсов и их интеллектуализация / П.А. Курта, К.Е. Израилов // Вестник Санкт-Петербург. ун-та Гос. противопожарной службы МЧС России. – 2023. – № 4. – С. 119–132. 12. Круг, С. Веб-дизайн, или Не заставляйте меня думать! / 13. Курта, П.А. Эффективностная модель интерфейса взаимодействия пользователя с информационным сервисом запросного типа / П.А. Курта // Труды учебных заведений связи. – 2023. – Т. 9, № 6. – 14. Norman, D.A. Emotional Design: Why we love (or hate) everyday things / D.A. Norman. – Basic Books, 2005. – 272 p. 15. Курта, П.А. Онтологическая модель взаимодействия пользователя с информационной системой в рамках получения услуги информационного сервиса / П.А. Курта, М.В. Буйневич // Вестник кибернетики. – 2021. – № 2 (42). – С. 17–23. 16. Вострых, А.В. Метод и алгоритмы многокритериальной оценки графических пользовательских интерфейсов программных продуктов МЧС России / А.В. Вострых // Национальная безопасность и стратегическое планирование. – 2022. – № 4 (40). – С. 57–64. 17. Максимов, А.В. Методы поддержки принятия решений в оперативном управлении при чрезвычайных ситуациях: обзор исследований / А.В. Максимов // Национальная безопасность и стратегическое планирование. – 2023. – № 2 (42). – С. 91–102. 18. Матвеев, Л.П. Проблема периодизации спортивной тренировки / Л.П. Матвеев. – М.: Физкультура и спорт. – 1965. – 243 с. 19. Антропова, М.В. Работоспособность учащихся и её динамика в процессе учебной и трудовой деятельности / М.В. Антропова. – М.: Просвещение. – 1967. – 251 с. 20. Зеер, Э.Ф. Психология профессионального развития / Э.Ф. Зеер. – М.: Академия, 2007. – 268 с. 21. Иванова, Е.М. Психология профессиональной деятельности: учеб. пособие / Е.М. Иванова. – М.: ПЕР СЭ, 2006. – 309 с. 22. Климов, Е.А. Психология профессионального самоопределения / Е.А. Климов. – М.: Академия, 2007. – 364 с. 23. Максимов, А.В. Организационное обеспечение информационной системы по разработке планов реагирования на чрезвычайные ситуации / А.В. Максимов // Вестник Санкт-Петербург. ун-та Гос. противопожарной службы МЧС России. – 2020. – № 2. – С. 32–38. 24. Крегер, О. Типы людей: 16 типов личности определяющих, как мы живём, работаем и любим: пер. с англ. / О. Крегер, Дж.М. Тьюсон. – М.: Персей: Вече: АСТ, 2009. – 149 с. 25. Мандрикова, Е.Ю. Организационная психология / Е.Ю. Мандрикова. – M., 2012. – Т. 2. – 280 с. 26. Семенов, С.П. Мотивационный анализ: Психотерапевтическая версия / С.П. Семенов. – СПб., 2007. – 341 с. ВЕКТОРНАЯ МОДЕЛЬ И АЛГОРИТМ НОРМАЛИЗАЦИИ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОГО АНАЛИЗА ДЕЙСТВИЙ ЧЕЛОВЕКА ПО КАДРАМ С КАМЕР ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ А.И. Князев, Р.А. Файзрахманов Получена: 21.08.2024 Рассмотрена: 17.09.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Цель исследования: разработать упрощенную векторную модель человека и алгоритм нормализации координат для повышения точности классификации действий человека на основе данных с камер наблюдения. Методы: на основе анализа существующих моделей описания че-ловека для решения задачи классификации действий человека по кадрам с камеры наблюдения были выявлены плюсы и минусы существующих решений. В статье предложена упрощенная векторная модель человека для использования в информационных системах распознавания положения тела в пространстве в реальном режиме времени. Модель включает в себя 15 основ-ных ключевых точек, а также описаны правила группировки этих точек в 5 групп. Описан метод нормализации координат, который позволяет привести данные о скелете человека к общему виду, что способствует более точной классификации. Результаты: выполнено исследование эффективности предложенной векторной модели и алгоритма нормализации по точности. Ис-пользованы две архитектуры искусственных нейронных сетей со слоями LSTM (Long short-term memory – долгая краткосрочная память) и GRU (Gated Recurrent Unit – управляемый рекуррент-ный блок). Как показали экспериментальные исследования, точность распознавания с помощью нейронных сетей с использованием предложенной модели и алгоритма нормализации составила 95 %. Для сравнения – точность распознавания на исходных данных составила 35 %. Практиче-ская значимость: результаты исследования показали, что предложенный метод нормализации координат скелета человека приводит к улучшению точности классификации действий. Также обнаружено, что группировка ключевых точек для классификации данных методом zero-shot име-ет потенциал для эффективного распознавания новых действий. Полученные результаты под-тверждают важность метода нормализации координат для улучшения классификации действий человека по видеоданным. Это открывает новые перспективы применения в областях, таких как медицина, робототехника, развлекательные технологии и другие, где требуются точное распо-знавание и классификация действий человека. Сведения об авторах:
Князев Александр Игоревич (Пермь, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Информационные технологии и автоматизирован-ные системы» Пермского национального исследовательского политех-нического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: knxandr@rambler.ru) Список литературы:
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОСТРОЕНИЕ РЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ LLC С ШИРОКИМ ДИАПАЗОНОМ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ БЫСТРОЙ ЗАРЯДКИ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ А.С. Коптяков, Х.М. Джассим, А.М. Зюзев, С.Ф. Сарапулов Получена: 27.05.2024 Рассмотрена: 24.06.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Благодаря своей высокой эффективности, уменьшенным потерям и гальванической изо-ляции резонансные преобразователи постоянного тока широко используются во втором звене быстрых зарядных устройств для электромобилей. Топология LLC вызывает особый интерес по причине широкодиапазонного выходного напряжения и возможности переключения транзисторов при нулевом напряжении. Цель: установление точности аналитических методов расчёта при определении параметров резонансного контура и высокочастотного трансформатора; оценка максимально достижимого коэффициента усиления по напряжению преобразователя для всего диапазона возможных нагрузок при изменяемой рабочей частоте инвертора; проведение вери-фикации математических моделей резонансного преобразователя. Методы: для получения пер-вого приближения амплитудно-частотной характеристики, а также для определения оптимальных параметров преобразователя и условий его работы использован метод расчёта по основной гармонике. Уточнение характеристик преобразователя достигается применением имитационного моделирования и экспериментальными исследованиями. Используется сравнительный анализ аналитических, имитационных и экспериментальных результатов исследований для верифика-ции выбранного метода анализа и для определения точности прогнозирования частотных харак-теристик реального преобразователя. Результаты: имитационные модели симулируют поведе-ние резонансного LLC-преобразователя с достаточно высокой точностью. Частотные характери-стики, полученные методом моделирования и экспериментальным путём, показывают практиче-ски идентичные результаты на частотах ниже резонансной, а на более высоких частотах имеется небольшое расхождение. Полученные результаты подтвердили, что разработанные имитацион-ные модели могут быть эффективно использованы при проектировании и прототипировании ре-зонансных силовых LLC-преобразователей. Сведения об авторах:
Коптяков Александр Сергеевич (Екатеринбург, Российская Федерация) – руководитель отдела разработок ООО «ЭЛТОН» Екате-ринбург; старший преподаватель кафедры «Электротехника» Ураль-ского энергетического института Уральского федерального универси-тета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатерин-бург, ул. Мира, 19, e-mail: a.s.koptyakov@ya.ru). Список литературы: 1. Digital multi-loop control of an LLC resonant converter for electric vehicle DC fast charging / D. Cittanti, M. Gregorio, E. Armando, R. Bojoi // 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), IEEE. – 2020. – P. 4423–4430. 2. An LLC resonant DC–DC converter for wide output voltage range battery charging applications / F. Musavi, M. Craciun, D.S. Gautam, 3. LLC resonant converter topologies and industrial applications-A review / J. Zeng, G. Zhang, S.S. Yu, B. Zhang, Y. Zhang // Chinese 4. Chudjuarjeen, S. An improved $ LLC $ resonant inverter for induction-heating applications with asymmetrical control / S. Chudjuarjeen, 5. Lee, J.Y. An isolated DC/DC converter using high-frequency unregulated $ LLC $ resonant converter for fuel cell applications / J.Y. Lee, Y.S. Jeong, B.M. Han // IEEE Trans. Ind. Electron, IEEE. – 2010. – 6. Review on classification of resonant converters for electric vehicle application / S. Deshmukh, A. Iqbal, S. Islam, I. Khan, M. Marzband, 7. Hangseok Choi, P.D. Half-bridge LLC resonant converter design using FSFR-series fairchild power switch (FPSTM) / P.D. Hangseok Choi // Fairchild Semiconductor, Colorado, USA. – 2007. – P. 1–21. 8. Sam, Abdel-Rahman. Resonant LLC converter: operation and design / Sam Abdel-Rahman // Infineon Technologies North America (IFNA) Corp 19.4, Durham, NC. – 2012. – P. 1–19. 9. PV battery charger using an $ L3C $ resonant converter for electric vehicle applications / N. Shafiei, M. Ordonez, M.A. Tokaldani, S.A. Arefifar // IEEE Trans. Transp. Electrif, IEEE. – 2018. – Vol. 4, № 1. – P. 108–121. 10. Nacar, S. Comparison of control techniques for series resonant converter / S. Nacar, S. Öncü, G. Bal // Gazi Univ. J. Sci. Part C Des. Technol, Gazi University. – 2021. – Vol. 9, № 2. – P. 283–296. 11. Kim, J.W. PWM-controlled series resonant converter for universal electric vehicle charger / J.W. Kim, P. Barbosa // IEEE Trans. Power Electron, IEEE. – 2021. – Vol. 36, № 12. – P. 13578–13588. 12. Jin, K. Hybrid full-bridge three-level LLC resonant converter-A novel DC–DC converter suitable for fuel-cell power system / K. Jin, 13. Рулевский, В.М. Энергетически эффективные регулируемые резонансные преобразователи последовательных и последовательно-параллельных топологий / В.М. Рулевский. – Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники, 2022. 14. A reconfigurable two-stage 11kW DC-DC resonant converter for EV charging with a 150-1000V output voltage range / B.O. Aarninkhof, 15. Schäfer, J. Three-port series-resonant DC/DC converter for automotive charging applications / J. Schäfer, J.W. Kolar // Electronics. MDPI. – 2021. – Vol. 10, № 20. – P. 2543. 16. High efficiency LLC resonant converter with wide output range of 200–1000 v for dc-connected evs ultra-fast charging stations / A. Elezab, 17. Dao, N.D. High-efficiency hybrid LLC resonant converter for on-board chargers of plug-in electric vehicles / N.D. Dao, D.C. Lee // IEEE Trans. Power Electron, IEEE. – 2020. – Vol. 35, № 8. – P. 8324–8334. 18. Full-bridge LLC resonant converter with series-parallel connected transformers for electric vehicle on-board charger / Y. Shen, W. Zhao, 19. A bidirectional three-level LLC resonant converter with PWAM control / T. Jiang, J. Zhang, X. Wu, K. Sheng, Y. Wang // IEEE Trans. Power Electron, IEEE. – 2015. – Vol. 31, № 3. – P. 2213–2225. 20. Bidirectional LLC resonant converter for energy storage applications / T. Jiang, X. Chen, J. Zhang, Y. Wang // 2013 Twenty-Eighth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), IEEE. – 2013. – P. 1145–1151. 21. A bidirectional LLC resonant converter with automatic forward and backward mode transition / T. Jiang, J. Zhang, X. Wu, K. Sheng, 22. Hong, Huang. Designing an LLC resonant half-bridge power converter / Hong Huang // Texas Instruments Power Supply Design Seminar, SEM1900. – 2011. – Vol. 3. – P. 1–30. 23. Topologies and technologies of electric vehicle fast charging station: review and comparison / H.M. Jassim, A. Ziuzev, A. Kostylev, 24. Measurement-based harmonic modeling of an electric vehicle charging station using a three-phase uncontrolled rectifier / N. Zhou, 25. Voltage oriented controller based vienna rectifier for electric vehicle charging stations / G. Rajendran, C.A. Vaithilingam, N. Misron, K. Naidu, M.R. Ahmed // IEEE Access, IEEE. – 2021. – Vol. 9. – P. 50798–50809. АНАЛИЗ ВИДОВ ДЕГРАДАЦИИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ И ИХ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И.М. Кирпичникова, В.А. Заварухин, В.А. Серов, Е.Д. Слетова Получена: 14.09.2024 Рассмотрена: 23.09.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Повышение эффективности работы фотоэлектрических модулей с использованием ана-лиза их вольтамперных характеристик при различных видах деградаций является важным аспек-том оптимизации работы солнечных установок. Анализ энергетических характеристик позволяет оценить ресурс фотоэлектрических модулей и выявить способы улучшения их производительно-сти. Объектом исследования являются виды деградации фотоэлектрических модулей, приводя-щие к снижению генерации энергии и сокращению срока их эксплуатации. Целью и основной задачей исследования являются обзор и анализ видов деградации фотоэлектрических модулей, установление причины ее появления и рассмотрение возможных методов предотвращения с целью повышения эффективности их работы. Методы: представленные в статье материалы по видам деградации фотоэлектрических модулей получены на основе анализа научных исследо-ваний отечественных и зарубежных ученых, полученных как в теоретических работах, так и в результате практического опыта эксплуатации солнечных энергоустановок. Такой анализ является важным фактором для установления зависимости между степенью разрушения фото-электрических модулей с их энергетическими характеристиками и эффективным инструментом, помогающим проводить своевременное обслуживание и замену поврежденных или изношенных элементов. Главным фактором, отражающим работу фотоэлектрических модулей, являются их вольтамперные характеристики. По изменениям тока и напряжения работающих модулей можно оценить вид деградации, ее уровень и скорость, определить потенциал работы. Результаты: в статье рассмотрены основные виды деградаций солнечных фотоэлектрических модулей и при-чины появления, проведен анализ их вольтамперных характеристик. Предложены практические рекомендации для улучшения долговечности и производительности солнечных модулей. Пони-мание и мониторинг изменений в работе солнечных модулей играют важную роль в обеспечении долгосрочной работоспособности солнечных установок. Сведения об авторах:
Кирпичникова Ирина Михайловна (Челябинск, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, профессор кафед-ры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Юж-но-Уральского государственного университета (национального иссле-довательского университета) (454080, Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, e-mail: kirpichnikovaim@susu.ru). Список литературы: 1. Solar panel efficiency over time [Электронный ресурс]. – URL: https://blueravensolar.com/blog/a-brief-history-and-indepth-look-into-solar-panel-efficiency/ (дата обращения: 26.07.2024). 2. Reduced real lifetime of PV panels – Economic consequences / 3. Degradation analysis of polycrystalline silicon modules from different manufacturers under the same climatic conditions / S. Gyamfi, B. Aboagye, F. Peprah, M. Obeng // Energy Conversion and Management: X. – October, 2023. – Vol. 20. – P. 1–18. DOI: 10.1016/j.ecmx.2023.100403 4. Review of photovoltaic degradation rate methodologies / A. Phinikarides, N. Kindyni, G. Makrides, George Elias Georghiou // Renewable and sustainable energy reviews. – December, 2014. – Vol. 40. – P. 143–152. DOI: 10.1016/j.rser.2014.07.155 5. Luka, T. Multicrystalline PERC solar cells: Is light-induced degradation challenging the efficiency gain of rear passivation? / T. Luka, 6. Ning, L. Research progress of light and elevated temperature-induced degradation in silicon solar cells: A review / L. Ning, L. Song, 7. Light and elevated temperature induced degradation (LeTID) in a utility-scale photovoltaic system / M.G. Deceglie [et al.] // IEEE Journal of Photovoltaics. – July 2020. – Vol. 10, no. 4. – P. 1084–1092. DOI: 10.1109/JPHOTOV.2020.2989168 8. The Mechanics of light elevated temperature induced degradation (LeTID) on PERC Module: A Review / J.A. Jony, H. Yousuf, 9. Light and elevated temperature induced degradation (LeTID) in perovskite solar cells and development of stable semi-transparent cells / 10. Campos, R.E. Desenvolvimento e Construcao de um Prototipo de Tracador Eletronico de Curva I-V Para a Analise de Modulos e Strings Fotovoltaicos: Ph.D. Thesis / R.E. Campos /University of Campinas, Brazil, 2019. 11. Фотоэлектрические модули [Электронный ресурс]. – URL: https://studfile.net/preview/2567124/page:3 (дата обращения: 26.07.2024). 12. Зависимость энергетической отдачи солнечной батареи от температуры (на примере солнечной батареи малой мощности) [Электронный ресурс]. – URL: https://smartpuls.ru/diy/sun-power-temperature-dependence/solar-panel-temperature.shtml. (дата обращения: 26.07.2024). 13. Гульков, В.Н. Исследование влияния нагрева солнечных модулей на эффективность преобразования излучения / В.Н. Гульков, И.Д. Колесниченко, К.Е. Коротков // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2019. – № 11. – С. 10–16. 14. Голографическая пленка на основе призмаконов: пат. на полезную модель RU 201526 / Кирпичникова И.М., Махсумов И.Б., Сироткин Е.А.; опубл. 21.12.2020. Бюл. № 3. 15. Thermal model of a photovoltaic module with heat-protective film / I.M. Kirpichnikova, K. Sudhakar, I.B. Makhsumov, A.S. Martyanov, 16. Potential induced degradation of solar cells and panels / S. Pinge, O. Frank, M. Winkler, S. Oaryan, T. Geipel, H. Hoehne, J. Berghold // 17. What is PID [Электронный ресурс]. – URL: https://renewables.messaritis.gr/pid/fainomeno-pid/?lang=en (дата обращения: 26.07.2024). 18. Деградация солнечных панелей. Что такое PID? [Электронный ресурс]. – URL: https://pv-sys.ru/blog/degradacziya-solnechnyix-panelej.-chto-takoe-pid (дата обращения: 26.07.2024). 19. Деградация солнечных панелей, вызванная потенциалом (PID) [Электронный ресурс]. – URL: https://www.solarhome.ru/basics/solar/pv/ 20. da Silva, M.K. Review on the sources of power loss in monofacial and bifacial photovoltaic technologies / M.K. da Silva, M.S. Gul, 21. Исследования деградации органических солнечных ячеек / Б.Р. Ильясов, А.М. Алексеев, Н.Х. Ибраев [и др.] // Вестник Карагандин. ун-та. Сер. Физика. – 2016. – № 3. – С. 27–33. 22. Explanation of potential-induced degradation of the shunting type by Na decoration of stacking faults in Si solar cells / V. Naumann, 23. Kirpichnikova, I.M. Problems of using solar photovoltaic panels and ways to increase their efficiency / I.M. Kirpichnikova, V. Shestakova // 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, (ICIEAM) / Institute of Electrical and Electronics Engineers. – May, 2020. DOI: 10.1109/ICIEAM48468.2020.9112044 24. Кирпичникова, И.М. Снижение генерации электрической энергии солнечными модулями в условиях запыленности местности / И.М. Кирпичникова, И.Б. Махсумов, В.В. Шестакова // iPolytech Journal. – 2023. – Vol. 27. – P. 83–93. DOI: 10.21285/1814-3520-2023-1-83-93 25. Шогучкаров, С.К. Исследование влияния различных концентраций пыли на вольт-амперные характеристики фотоэлектрической батареи [Электронный ресурс] / С.К. Шогучкаров, Т.Р. Жамолов, А.М. Болиев // Universum: технические науки: электрон. науч. журнал. – 2019. – Vol. 4. – P. 60–62. – URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/7213 (дата обращения: 26.07.2024). 26. Panat, Sreedath. Electrostatic dust removal using adsorbed moisture–assisted charge induction for sustainable operation of solar panels / Sreedath Panat, Kripa K. Varanasi // Science Advances. – 2022. – Vol. 8, iss. 10. DOI: 10.1126/sciadv.abm0078 27. Устройство для предотвращения загрязнения и деградации солнечных модулей: пат. на полезную модель RU218045U1 / Заварухин В.А., Кирпичникова И.М., Шестакова В.В. Опубл. 04.05.2023. 28. Kirpichnikova, I.M. Electron-Ion Technology as Protection of Solar Modules from Contamination / I.M. Kirpichnikova, V.V. Shestakova // Advances in Automation: Proceedings of the International Russian Automation Conference, RusAutoCon. – 2020. – P. 554–562. DOI: 10.1007/978-3-030-39225-3_60 29. Влияние тени на работу солнечных батарей. – URL: https://solarsoul.net/vliyanie-teni-na-rabotu-solnechnyx-batarej (дата обращения: 26.07.2024). 30. Power loss due to soiling on solar panel: A review / M.R. Maghami, H. Hizam, C. Gomes [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – June 2016. – Vol. 59. – P. 1307–1316. DOI: 10.1016/j.rser.2016.01.044 31. Марков, А.Н. Моделирование деградации солнечных батарей на основе монокристаллического кремния / А.Н. Марков: автореф. 32. Detection of typical defects in silicon photovoltaic modules and application for plants with distributed MPPT configuration / J. Ahmad, 33. Alhmoud, L. Why does the PV solar power plant operate ineffectively? / L. Alhmoud // Energies. – 2023. – Vol. 16, iss. 10. DOI: 10.3390/en16104074 34. A novel fault diagnosis technique for photovoltaic systems based on artificial neural networks / W. Chine, A. Mellit, V. Lughi, A. Malek [et al.] // Renewable Energy. – 2016. – Vol. 90. – P. 501–512. DOI: 10.1016/j.renene.2016.01.036 35. Филиппченкова, Н.С. Моделирование производительности солнечных концентраторных модулей на основе алгоритмов искусственных нейронных сетей / Н.С. Филиппченкова // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2020. – (31–33). – 42–48. DOI: 10.15518/isjaee.2020.11.004 ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ АНАЛИЗА ИЗМЕНЕНИЙ СВОЙСТВ ОБЪЕКТОВ С.Д. Арутюнов, Н.Б. Асташина, А.А. Байдаров, И.И. Безукладников, А.Н. Кокоулин, Р.А. Кокоулин, С.А. Сторожев, А.А. Южаков Получена: 22.09.2024 Рассмотрена: 30.09.2024 Опубликована: 18.11.2024
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Рассмотрены особенности использования нейронных сетей при анализе изменений свойств у распознаваемых объектов. Нейронные сети часто используются для решения задач по сегментации объектов. Они могут эффективно определять класс объекта и его границы. Однако в ряде задач важную роль играет не сам объект, а его свойства. Для определения свойств объек-та разработаны новые методы обработки изображений. Также из-за необходимости более де-тального анализа объектов на изображении необходимо было реализовать предварительную обработку изображений. В данном случае все методы применялись для задач, связанных с сег-ментацией изображений обработанных зубов стоматологического тренажера. Целью данного исследования была разработка методов, с помощью которых можно анализировать изменения свойств объектов с использованием нейронных сетей. Были рассмотрены общие методы, улуч-шающие качество распознавания мелких деталей на фотографиях, которые важны при анализе свойств объектов. Также были описаны методы для решения задач по обнаружению отдельных частей объектов и по нахождению их размеров. Результатом работы стало создание новых ме-тодов по анализу свойств объектов. Эти методы были проверены при создании и тестировании системы. Значимость данного исследования можно разделить на научную и практическую. С практической точки зрения данные методы позволили решить задачи по сегментации обрабо-танных зубов. С научной точки зрения данные методы могут быть использованы при решении схожих задач, так как свойства, исследованные в процессе работы, часто упоминаются в других исследованиях. Сведения об авторах:
Сторожев Сергей Александрович (Пермь, Российская Федера-ция) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматика и те-лемеханика» Пермского национального исследовательского политех-нического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: sastorozhev@pstu.ru). Список литературы: 1. Разработка антропоморфного стоматологического симулятора на базе робота Robo-C / А.А. Южаков, С.Д. Арутюнов, Н.Б. Асташина [и др.] // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. – 2023. – Т. 26,
| ||