Рассматриваются линейные электромагнитные двигатели, находящие широкое практическое применение в машинах и механизмах ударного действия, возвратно-поступате­льного перемещения, вибрационного действия. Главной особенностью таких двигателей является то, что основными рабочими режимами их работы являются электромеханические переходные процессы. Совершенствование линейных электромагнитных двигателей с целью улучшения функциональных и энергетических характеристик требует развития их теории и методик расчета. В статье показаны особенности математического моделирования линейных электромагнитных двигателей на примере машин ударного действия. Цель исследования: обоснование математической модели линейных электромагнитных двигателей на основе нелинейных дифференциальных уравнений электрического состояния обмоток и уравнения движения подвижной части двигателя, оценка подходов к моделированию рабочих режимов линейных электромагнитных двигателей, использующихся для решения таких уравнений методом последовательных интервалов. Результаты: предложена методика расчета рабочих режимов линейных электромагнитных двигателей, сочетающая использование совокупности численных и аналитических методов. В частности, для расчета магнитных полей и электромагнитных усилий используется численный метод конечных элементов, реализованный в пакете Elcut. Уравнения движения подвижной части машины решаются аналитически при разбиении расчетной области на интервалы по времени или по координате. Это позволяет заменить нелинейные уравнения линейными и корректировать усилия, действующие на якорь, на каждом шаге решения. На конкретном примере выполнено сравнение двух подходов к расчету: с использованием разбиения рабочей области на интервалы по времени или по координате. Показано, что с учетом особенностей электромагнитных процессов в линейных электромагнитных двигателях целесообразно использовать разбиение на интервалы по координате. Выбор шага разбиения и количества расчетных участков, зависящий от конкретной конструкции двигателя и его размеров, является самостоятельной задачей моделирования. Показана целесообразность использования разного значения шага разбиения: более крупный шаг
в начале движения якоря и более мелкий в конце хода в зоне резкого нарастания электромагнитного усилия. Практическая значимость: предлагаемая методика расчета рабочих режимов ЛЭМД позволяет моделировать разные конструкции двигателей и учитывать изменение их параметров в процессе работы.

Ключевые слова: линейный электромагнитный двигатель, математическая модель, метод последовательных интервалов, примеры расчетов.

Коняев Андрей Юрьевич (Екатеринбург, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: a.u.konyaev@urfu.ru).

Мошкин Владимир Иванович (Курган, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Цифровая энергетика» Курганского государственного университета (640020, Курган, ул. Советская, 63, стр. 4, e-mail: wimosh@gmail.ru).

Шестаков Дмитрий Николаевич (Екатеринбург, Курган, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета, старший преподаватель кафедры «Цифровая энергетика» Курганского государственного университета (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19; e-mail: dima740@mail.ru).

1. Угаров, Г.Г. Разработка, создание и концепция развития сило-вых электромагнитных импульсных систем / Г.Г. Угаров, В.И. Мош-кин // Вопросы электротехнологии. – 2020. – № 3 (28). – С. 38–45. 
2. Ивашин, В.В. Особенности динамики работы и энергетиче-ских диаграмм импульсного электромагнитного привода при парал-лельном 
и последовательном соединении обмоток возбуждения / В.В. Ивашин, В.П. Певчев // Электротехника. – 2013. – № 6. – С. 42–46. 
3. Дискретные электромагнитные приводы в процессах и техно-логиях сельхозпроизводства и АПК / К.М. Усанов, В.А. Каргин, 
А.П. Моисеев, А.В. Волгин. – Саратов: Амирит, 2021. – 184 с. 
4. Мошкин, В.И. Импульсные линейные электромагнитные дви-гатели / В.И. Мошкин, В.Ю. Нейман, Г.Г. Угаров. – Курган: Изд-во Курган. гос. ун-та, 2010. – 220 с. 
5. Ряшенцев, Н.П. Электромагнитный привод линейных машин / Н.П. Ряшенцев, В.Н. Ряшенцев. – Новосибирск: Наука, 1985. – 153 с.
6. Ефимов, И.Г. Линейный электромагнитный привод / 
И.Г. Ефимов, А.В. Соловьев, О.А. Викторов. – Л.: Изд-во Ленинград. ун-та, 1990. – 212 с. 
7. Puumala, V. Electromagnetic design of ultrafast electromechani-cal switches / V. Puumala, L. Kettunen // IEEE Transactions on Power De-livery. – 2015. – Vol. 30, no 3. – P. 1104–1109. 
8. Bissal, A. Comparison of two ultra-fast actuator concept / A. Bis-sal, J. Magnusson, G. Engdahl // IEEE Transactions on Magnetics. – 2012. – Vol. 48, no. 11. – P. 3315–3318. 
9. Cao, Z.Q. Electromagnetic riveting technique and its applications / Z.Q. Cao, Y.G. Zuo // Chinese Journal of Aeronautics. – 2020. – Vol. 33, no. 1. – P. 5–15. DOI: 10.1016/j.cja.2018.12.023  
10. Plavec, E. The impact of plunger angle and radius on the force and time response of DC solenoid electromagnetic actuator used in high-voltage circuit breaker / E. Plavec, B. Filipović-Grčić, M. Vidović // Elec-trical Power and Energy Systems. – 2020. – Vol. 118, no. 1. – P. 1–7. DOI: 10.1016/j.ijepes.2019.105767 
11. Shape optimization of electromagnetic actuators / F. Mach, 
I. Novy, P. Karban, I. Doleћel // IEEE Elektro. – 2014. – No. 5. – P. 595–598. DOI: 10.1109/ELEKTRO.2014.6848967
12. Мошкин, В.И. Импульсные линейные электромагнитные двигатели для технологий с высококонцентрированными потоками энергии: дис. … д-ра техн. наук / В.И. Мошкин. – Екатеринбург: 
Изд-во Урал. федерал. ун-та, 2018. – 361 c.
13. Нейман, Л.А. Линейные синхронные электромагнитные ма-шины для низкочастотных ударных технологий: дисс. … д-ра техн. наук / Л.А. Нейман. – Новосибирск: Изд-во Новосибир. гос. техн. ун-та, 2018. – 400 с. 
14. Каргин, В.А. Повышение эффективности технических средств для процессов и технологий АПК использованием машин с линейным электромагнитным приводом: дис. … д-ра техн. наук / В.А. Каргин. – Саратов: Изд-во Саратов. гос. аграр. ун-та, 2020. – 375 с. 
15. Neiman, V.Y. Dynamic Energy Transformation of Linear Elec-tromagnetic Machines with Preliminary Magnetic-energy Storage / 
V.Y. Neiman // Russian Electrical Engineering. – 2003. – Vol. 74, no. 2. – P. 41–47. 
16. Угаров, Г.Г. Режимы аккумулирования магнитной энергии 
в импульсных ЛЭМД / Г.Г. Угаров, В.И. Мошкин // Вопросы электро-технологии. – 2016. – № 2 (11). – C. 25–30.
17. Кононенко, Е.В. Электрические машины: специальный курс / Е.В. Кононенко. – М.: Высшая школа, 1981. – 287 с. 
18. Амосов, А.А. Вычислительные методы для инженеров / 
А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.В. Копченова. – М.: Изд-во МЭИ, 2003. – 596 с.
19. Постников, В.И. Волновые параметры массивно-роторных электрических машин / В.И. Постников. – Киев: Наукова думка, 1986. – 184 с. 
20. Boldea, I. Multilayer Approach to the Analysis of Single-sided Linear Induction Motors / I. Boldea, M. Babesku // Proceedings of the IEE. – 1978. – Vol. 125, no. 12. – P. 280–287.
21. Немков, В.С. Теория и расчет устройств индукционного нагрева / В.С. Немков, В.Б. Демидович. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 280 с. 
22. Коняев, А.Ю. Учет изменения электромагнитных сил при расчете траекторий движения проводящих частиц в бегущем магнит-ном поле электродинамического сепаратора / А.Ю. Коняев, М.Е. Зязев, А.О. Ильинская // Вестник Пермского национального исследователь-ского политехнического университета. Электротехника, информаци-онные технологии, системы управления. – 2023. – № 1 (45). – С. 31–47. DOI: 10.15593/2224-9397/2023.1.02
23. Zyazev, M.E. Simulation of the movement of a short secondary of a linear induction machine for technological purposes / M.E. Zyazev, A.O. Ilinskaya // Proceedings of the Seminar on Industrial Electronic De-vices and Systems, IEDS 2023. – Saint Petersburg, 2023. – P. 279–282. DOI: 10.1109/IEDS60447.2023.10426112
24. Численное моделирование динамического режима работы линейного электромагнитного двигателя лабораторного шейкера / 
А.С. Иванов, Е.М. Шитов, А.Ю. Мильшин, В.О. Князев, А.О. Сидоров // Электричество. – 2020. – № 5. – С. 54–60.
25. Константинов, О.Я. Магнитная технологическая оснастка / О.Я. Константинов. – Л.: Машиностроение, 1974. – 384 с.

Среди различных причин выхода из строя электродвигателей одной из основных является нарушение состояния изоляции обмоток. В настоящее время существуют различные способы контроля состояния изоляции обмоток электродвигателей, одним из которых является диагностика на основе емкостных токов утечки. При этом экспериментальные исследования емкостных токов с физическим оборудованием зачастую весьма сложны и требуют решения многих «попутных» проблем. Поэтому в некоторых случаях может быть удобнее и целесообразнее проводить исследования с привлечением моделирования. Такая модель могла бы быть использована на стадии разработки и проверки методов и алгоритмов, используемых в целях диагностики состояния изоляции. Работа затрагивает особенности построения модели емкостных токов в изоляции обмотки статора асинхронного двигателя. Показано, что в случае использования инверторов
с широтно-импульсной модуляцией необходимо принимать во внимание присутствие большого числа проводников в пазу статора, что требует представления фазы статора как длинной линии
с распределенными по длине параметрами, такими как активные и индуктивные сопротивления самой обмотки, а также емкостей и активных сопротивлений изоляции. Цели исследования: разработка и анализ модели емкостных токов в изоляции обмотки статора асинхронного двигателя с более корректным отображением емкостных токов утечки, чем в модели с сосредоточенными параметрами, в случае использования инверторов с широтно-импульсной модуляцией. Методы: использовано построение модели на основе цепочного соединения элементарных звеньев, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями, для случая, когда рассматриваем токи утечки на заземленный корпус двигателя при подаче напряжения на фазу относительно земли. Результаты: реализован подход при создании модели емкостных токов, который делает возможным воспроизведение волновых эффектов, связанных с большими значениями производных напряжения, характерных для инверторов с широтно-импульсной модуляцией. Также показано, что для случая питания обмотки статора от источника синусоидального напряжения промышленной частоты (50/60 Гц) модель с сосредоточенными параметрами обеспечивает достаточно корректное воспроизведение количественных характеристик емкостных токов.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, обмотка статора, изоляция обмотки, токи утечки, широтно-импульсная модуляция, диагностика.

Метельков Владимир Павлович (Екатеринбург, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры «Электрический привод и автоматизация промышленных установок» Уральского федерального университета им. первого Президента России
Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: v.p.metelkov@urfu.ru).

Есаулкова Дина Владимировна (Екатеринбург, Российская Федерация) – старший преподаватель кафедры «Электрический привод
и автоматизация промышленных установок» Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: d.v.esaulkova@urfu.ru).

Бородин Михаил Юрьевич (Екатеринбург, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрический привод и автоматизация промышленных установок» Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, д. 19, e-mail: m.yu.borodin@urfu.ru).

1. A survey of condition monitoring and protection methods for medium-voltage induction motors / P. Zhang, Yi Du, T.G. Habetler, B. Lu // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2011. – Vol. 47. – P. 34−46. DOI: 10.1109/TIA.2010.2090839

2. Electrical aging of the insulation of low-voltage machines: model definition and test with the design of experiments / N. Lahoud,
J. Faucher, D. Malec, P. Maussion // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2013. – Vol. 60, № 9. – P. 4147–4155. DOI: 10.1109/TIE.2013.2245615

3. Влияние преобразователей частоты на изоляцию силовых кабелей нефтедобывающих станций / Д.И. Зализный, О.Г. Широков,
С.Н. Кухаренко, Е.Ю. Устименко // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2011. – № 1. – С. 17–23.

4. Режимы работы установок электропитания центробежных насосов с многоуровневой широтно-импульсной модуляцией /
С.Г. Михальченко [и др.] // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333, № 7. – С. 166–177. DOI: 10.18799/24131830/2022/7/3709

5. Nussbaumer, P. Separation of disturbing influences on induction machine's high frequency behavior to ensure accurate insulation condition monitoring / P. Nussbaumer, T.M. Wolbank, M.A. Vogelsberger // Twenty-Eighth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). – Long Beach, Cal., 2013. – P. 1158–1163. DOI: 10.1109/APEC.2013.6520445

6. A survey of methods for detection of stator-related faults in induction machines / R.M. Tallam, S.B. Lee, G.C. Stone, G.B. Kliman, Y. Jiyoon, T.G. Habetler, R.G. Harley // IEEE Transactions on Industrial Applications. – 2007. – Vol. 43, № 4. – P. 920–933. DOI: 10.1109/TIA.2007.900448

7. On-line capacitance and dissipation factor monitoring of AC stator insulation / K. Younsi, P. Neti, M. Shah, J. Zhou, J. Krahn, K. Weeber,
C. Whitefield // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. – 2010. – Vol. 17, № 5. – P. 1441–1452. DOI: 10.1109/TDEI.2010.5595545

8. Lee, S.-B. An online technique for monitoring the insulation condition of AC machine stator windings / S.-B. Lee, K. Younsi, G.B. Kliman // IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2005. – Vol. 20. – № 4. –
P. 286–294. DOI: 10.1109/TEC.2005.853760

9. Nussbaumer, P. Exploitation of induction machine’s high-frequency behavior for online insulation monitoring / P. Nussbaumer, T.M. Wolbank, M.A. Vogelsberger // 9th International Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives (Aug. 2013). – Valencia, Spain, 2013. – P. 579–585.

10. Babel, A.S. Condition-based monitoring and prognostic health management of electric machine stator winding insulation / A.S. Babel,
E.G. Strangas // Proc. 21st International Conference on Electrical Machines, ICEM 2014. – Berlin, Germany, Sep. 2014. – P. 1855–1861. DOI: 10.1109/ICELMACH.2014.6960436

11. Method for monitoring the condition of the motor winding insulation / V.P. Metelkov, M.Yu. Borodin, K.A. Kondakov, K.E. Nesterov // XVII Int. Scientific Technical Conf. Alternating current electric drives – ACED 2018. – Ekaterinburg, Russia, March 2018. – P. 1–4. DOI: 10.1109/ACED.2018.8341717

12. Определение погонных электротехнических параметров нефтепогружного кабеля / А.С. Глазырин [и др.] // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332, № 6. –
С. 186–197. DOI: 10.18799/24131830/2021/06/3249

13. Metwally, I.A. Factors affecting transient overvoltages of electric submersible pumps / I.A. Metwally, A. Gastli // IEEE Potentials. – 2006. – Vol. 25. – № 5. – P. 13–17. DOI: 10.1109/MP.2006.1692279

14. Overvoltage mitigation of submersible motors with long cables of different lengths / Y. Liu, L. Wang, H. Gao, H. Zhang, D. Xu // 17th International Conference on Electrical Machines and Systems. – Hangzhou, China, Oct. 2014. – P. 638–644. DOI: 10.1109/ICEMS.2014.7013565

15. Определение параметров схемы замещения погружного электродвигателя на основании данных испытаний / С.С. Шубин [и др.] // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332, № 1. – С. 204–214. DOI: 10.18799/24131830/2021/1/3013

16. Разработка наблюдателя полного порядка с оперативным мониторингом момента сопротивления для погружных асинхронных электродвигателей / А.С. Глазырин, С.Н. Кладиев, К.С. Афанасьев, В.В. Тимошкин, И.Г. Слепнёв, В.И. Полищук, Halász Sándor // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2018. –
Т. 329, № 2. – С. 118–126.

17. An on-line groundwall and phase-to-phase insulation quality assessment technique for AC-machine stator windings / S.B. Lee, J. Yang,
K. Younsi, R.M. Bharadwaj // IEEE Transactions on Industrial Applications. – 2006. – Vol. 42, № 4. – P. 946–957. DOI: 10.1109/TIA.2006.876077

18. О возможности использования токов утечки для оценки состояния изоляции асинхронного двигателя / В.П. Метельков, М.Ю. Бородин, К.А. Кондаков, К.Е. Нестеров // Вестник ЮУрГУ. Сер. Энергетика. – 2019. – Т. 19, № 1. – С. 67–74. DOI: 10.14529/power190108

19. High-frequency modeling for cable and induction motor overvoltage studies in long cable drives / A.F. Moreira, T.A. Lipo, G. Venkataramanan, S. Bernet // IEEE Transactions on Industrial Applications. –
2002. – Vol. 38, № 5. – P. 1297–1306. DOI: 10.1109/TIA.2002.802920

20. Khedher, S.A. On the overvoltage of three phase induction motor fed by two levels inverter / S.A. Khedher // 2019 International Conference on Signal, Control and Communication (SCC). – Hammamet, Tunisia, Dec., 2019. – P. 1–5. DOI: 10.1109/SCC47175.2019.9116098

21. Parida, N. A modular multilevel converter with filter capacitor for long-cable-fed drive application / N. Parida, A. Das // IEEE Transactions on Industrial Applications. – 2019. – Vol. 55, № 6. – P. 7833–7842. DOI: 10.1109/TIA.2019.2931674

22. Оптимизация порядка редуцированной динамической модели ненагруженного нефтепогружного кабеля на основе аппроксимации амплитудно-частотной характеристики / А.С. Глазырин [и др.] // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2021. –
Т. 332, № 9. – С. 154–167. DOI: 10.18799/24131830/2021/9/3365

23. Раков, И.В. Разработка и настройка наблюдателя полного порядка для электротехнического комплекса «кабельная линия – асинхронный двигатель» / И.В. Раков, А.С. Глазырин, С.Н. Кладиев // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2023. –
Т. 334, № 10. – С. 219–231. DOI: 10.18799/24131830/2023/10/4440

24. Аналитическая модель динамической системы «длинный кабель – погружной асинхронный двигатель с заторможенным ротором»
в полярной системе координат / А.С. Глазырин [и др.] // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334, № 12. –
С. 220–233. DOI: 10.18799/24131830/2023/12/4519

25. Marshall, S. Electromagnetic Concepts and Applications / S. Marshall, G. Skitek. – 3rd ed. – Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall International, Inc., 1990. – 507 p.

Рассматриваются возможности применения цифровых моделей для решения проблем принятия обоснованных управленческих решений в организационных системах. В статье особое внимание уделено эволюционным методам оптимизации, которые могут существенно повысить эффективность систем поддержки принятия управленческих решений. Рассматриваемые методы обладают уникальной способностью эффективно находить глобальные оптимумы в условиях сложных и изменчивых пространств параметров, что делает их особенно полезными для цифрового моделирования и оптимизации сложных систем. Целью исследования являются аналитический обзор существующих эволюционных методов оптимизации, их классификация, а также сравнительный анализ программной реализации. Методология исследования включает анализ научных публикаций и документации программных средств. В результате были выделены ключевые эволюционные методы оптимизации, основываясь на популярности использования научным сообществом, области применения метода, результативности и эффективности использования в рамках задач принятия управленческих решений. Каждый из выделенных методов был подробно рассмотрен с точки зрения алгоритмической структуры, области применения и программной реализации на языке Python
с использованием различных библиотек. Результаты исследования позволяют более глубоко рассмотреть применение эволюционных алгоритмов к задачам принятия управленческих решений, выделить плюсы и минусы отобранных методов, а также обратить внимание на удобство программного использования методов в своих исследованиях.

Ключевые слова: эволюционные методы, методы оптимизации, цифровые модели, эволюционные алгоритмы, оптимизация моделей, программная реализация, оптимизационные задачи.

Бекетов Сальбек Мустафаевич (Санкт-Петербург, Российская Федерация) – аналитик лаборатории «Цифровое моделирование индустриальных систем» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, e-mail: salbek.beketov@spbpu.com).

Зубкова Дарья Андреевна (Санкт-Петербург, Российская Федерация) – младший научный сотрудник лаборатории «Цифровое моделирование индустриальных систем», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (195251, Санкт-Петербург,
ул. Политехническая, 29, e-mail: daria.zubkova@spbpu.com).

Редько Сергей Георгиевич (Санкт-Петурбург, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, директор Высшей школы проектной деятельности и инноваций в промышленности, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, e-mail: redko_sg@spbstu.ru).

1. Жадаев, Д.С. Математическая модель интеллектуальной системы поддержки принятия управленческих решений в энергосистемах / Д.С. Жадаев // Эргодизайн. – 2023. – № 1 (19). – С. 13–20.

2. Гаранин, М.А. Система поддержки принятия управленческих решений в университете на примере группы процессов «Наука и инновации» / М.А. Гаранин, Д.Г. Сандлер // Перспективы науки и образования. – 2020. – № 3 (45). – С. 527–543.

3. Аверкин, А.Н. Применение гибридных когнитивных систем поддержки принятия решений в рамках национального проекта «Цифровая экономика» / А.Н. Аверкин, С.А. Ярушев, В.М. Савинова // Мягкие измерения и вычисления. – 2020. – № 6. – С. 5–12.

4. Бекетов, С.М. Сравнение методов оптимизации в имитационных моделях сложных организационно-технических систем / С.М. Бекетов, Д.А. Зубкова, С.Г. Редько // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. – 2024. – Т. 12, № 3 (46). DOI: 10.26102/2310-6018/2024.46.3.027

5. Расулов, Р.Т. Применение методов оптимизации для разработки системы распознавания речи на устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами / Р.Т. Расулов // Экономика и качество систем связи. – 2023. – № 3 (29). – С. 71–80.

6. An improved differential evolution algorithm and its application
in optimization problem / W. Deng [et al.] // Soft Computing. – 2021. –
Vol. 25. – P. 5277–5298.

7. Artificial neural networks based optimization techniques: A review / M.G.M. Abdolrasol [et al.] // Electronics. – 2021. – Vol. 10,
№ 21. – P. 2689.

8. Jin, Y. Data-driven evolutionary optimization / Y. Jin, H. Wang,
C. Sun. – Cham, Switzerland: Springer International Publishing, 2021. – 408 p.

9. Чепурнов, А.В. Исследование модельной задачи структурной биоинформатики / А.В. Чепурнов, Н.М. Ершов // Системный анализ в науке и образовании. – 2020. – № 3. – С. 1–10.

10. Пацей, Н.Е. Применение эволюционных алгоритмов для поиска оптимального маршрута / Н.Е. Пацей, О.П. Рябычина // Проблемы инфокоммуникаций. – 2020. – № 1-1. – С. 38–43.

11. Tuning hyperparameters of machine learning algorithms and deep neural networks using metaheuristics: A bioinformatics study on biomedical and biological cases / S. Nematzadeh [et al.] // Computational biology and chemistry. – 2022. – Vol. 97. – P. 107619.

12. Differential evolution: A recent review based on state-of-the-art works / M.F. Ahmad [et al.] // Alexandria Engineering Journal. – 2022. – Vol. 61. – № 5. – P. 3831–3872.

13. Шишкова, Н.А. Генетический алгоритм как метод оптимизации / Н.А. Шишкова // Проблемы науки. – 2017. – Т. 1, № 5 (18). –
С. 28–30.

14. Genetic algorithm based on natural selection theory for optimization problems / M.A. Albadr [et al.] // Symmetry. – 2020. – Vol. 12,
№ 11. – P. 1758.

15. Шуляк, Б.А. Экономико-математическое моделирование методом имитации отжига / Б.А. Шуляк, Ю.Е. Харитонов // Информатика, управляющие системы, математическое и компьютерное моделирование (ИУСМКМ-2017). – 2017. – С. 445–449.

16. Ghafil, H.N. Dynamic differential annealed optimization: New metaheuristic optimization algorithm for engineering applications / H.N. Ghafil, K. Jármai // Applied Soft Computing. – 2020. – Vol. 93. – P. 106392.

17. Gad, A.G. Particle swarm optimization algorithm and its applications: a systematic review / A.G. Gad // Archives of computational methods in engineering. – 2022. – Vol. 29, № 5. – P. 2531–2561.

18. Воронухин, М.Е. Исследование эффективности параллельного алгоритма роя частиц для задач оптимизации / М.Е. Воронухин // Аналитические и численные методы моделирования естественно-научных и социальных проблем: материалы XIII Междунар. науч.-техн. конф., 2018. – С. 145–150.

19. Dorigo, M. Ant colony optimization: overview and recent advances / M. Dorigo, T. Stützle. – Springer International Publishing, 2019. –
P. 311–351.

20. Almufti, S.M. Artificial bee colony algorithm performances in solving constraint-based optimization problem / S.M. Almufti,
A.A.H. Alkurdi, E.A. Khoursheed // Telematique. – 2022. – P. 6785–6799.

21. Viazovychenko Y., Larin O. Stochastic optimization algorithms for data processing in experimental self-heating process // Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering-2020: Synergetic Engineering. – Springer International Publishing, 2021. – P. 644–653.

22. Energy-efficient robot configuration and motion planning using genetic algorithm and particle swarm optimization / K. Nonoyama [et al.] // Energies. – 2022. – Vol. 15, № 6. – P. 2074.

23. Акмашев, С.В. Сравнительный анализ стохастических и градиентных подходов к решению задачи оптимизации маршрутов транспортной логистики / С.В. Акмашев, И.Ю. Балашова // Новые информационные технологии и системы. – 2023. – С. 87.

24. Савин, А.Н. Применение алгоритма оптимизации методом имитации отжига на системах параллельных и распределённых вычислений / А.Н. Савин, Н.Е. Тимофеева // Известия Саратов. ун-та. Новая серия. Сер. Математика. Механика. Информатика. – 2012. – Т. 12,
№ 1. – С. 110–116.

25. Kowalewski, Ł. Assessment of optimization methods used to determine plasticity parameters based on DIC and back calculation methods / Ł. Kowalewski, M. Gajewski // Experimental Techniques. – 2019. –
Vol. 43. – P. 385–396.

26. Benchmarking five global optimization approaches for nano-optical shape optimization and parameter reconstruction / P.I. Schneider [et al.] // ACS Photonics. – 2019. – Vol. 6, № 11. – P. 2726–2733.

27. Новиков, З.Б. Об одном подходе к решению задачи компоновки / З.Б. Новиков, Е.Е. Носкова // Современные проблемы радиоэлектроники. – 2022. – С. 384–389.

28. Conformational Space Annealing explained: A general optimization algorithm, with diverse applications / I.S. Joung [et al.] // Computer Physics Communications. – 2018. – Vol. 223. – P. 28–33.

29. Miranda, L.J.V. Pyswarms documentation / L.J.V. Miranda. – 2020.

30. Hajizadeh, N. Controlled deployment in wireless sensor networks based on a novel multi objective bee swarm optimization algorithm /
N. Hajizadeh, P. Jahanbazi, R. Javidan // 3rd Conference on Swarm Intelligence and Evolutionary Computation (CSIEC). – IEEE, 2018. – P. 1–5.

31. Mohi El Din H. Comparative analysis of ant colony optimization and genetic algorithm in solving the traveling salesman problem. – 2021.

32. Hussain, S.F. Co-clustering optimization using Artificial Bee Colony (ABC) algorithm / S.F. Hussain, A. Pervez, M. Hussain // Applied Soft Computing. – 2020. – Vol. 97. – P. 106725.

33. Dual_Annealing. Scipy.Optimize.Dual_Annealing. Scipy v1.12.0 [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/
generated/scipy.optimize.dual_annealing.html (дата обращения 27.02.2024).

34. Slowik, A. Evolutionary algorithms and their applications to engineering problems / A. Slowik, H. Kwasnicka // Neural Computing and Applications. – 2020. – Vol. 32. – P. 12363–12379.

35. Janga, R.M. Evolutionary algorithms, swarm intelligence methods, and their applications in water resources engineering: a state-of-the-art review / R.M. Janga, K.D. Nagesh // H2O Journal. – 2020. – Vol. 3, № 1. –
P. 135–188.

36. Гущина, О.А. Обзор программных средств реализации бионических алгоритмов / О.А. Гущина, О.А. Кузнецова // Огарёв-Online. – 2021. – № 12 (165). – C. 1–8.

Системы микропроцессорного управления находят самое широкое применение в различных областях техники. Важнейшей сферой их применения является импульсная преобразовательная техника, которая используется при синтезе современных автоматизированных электроприводов. Управление ключевыми элементами таких преобразователей, обеспечивающее оптимальные по выбранным критериям алгоритмы широтно-импульсной модуляции, возможно только на базе микропроцессорной техники. Актуальным исследованием является обобщение опыта разработки и применения современных микропроцессорных систем управления импульсными преобразователями напряжения. Цель работы: изложение опыта разработки микропроцессорных систем управления импульсными преобразователями напряжения и перспективы их применения в автоматизированных электроприводах различного назначения. Методы: при решении поставленной задачи применялись методы теории электрических цепей и математического анализа. Результаты: показано, что оптимизацию широтно-импульсной модуляции при управлении ключевыми элементами импульсного преобразователя напряжения следует осуществлять по критерию дисперсии тока приводного двигателя электропривода. Для этой цели разработаны аналитические алгоритмы. Выполнен анализ особенностей построения современных систем микропроцессорного управления импульсными преобразователями напряжения и перспектив их развития. Даны рекомендации по их применению. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при разработке и технической реализации алгоритмов управления импульсными преобразователями напряжения на основе микропроцессорной техники.

Ключевые слова: импульсный преобразователь напряжения, микропроцессорное управление, широтно-импульсная модуляция, интерфейс связи.

Саушев Александр Васильевич (Санкт-Петербург, Российская Федерация) – доктор технических наук, заведующий кафедрой «Электропривод и электрооборудование береговых установок» Государственного университета морского и речного флота им. адмирала
С.О. Макарова (198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7, e-mail: saushev@bk.ru).

Белоусов Игорь Владимирович (Санкт-Петербург, Российская Федерация) – доцент кафедрой «Электропривод и электрооборудование береговых установок» Государственного университета морского
и речного флота им. адмирала С.О. Макарова (198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7, e-mail: igor5.spb@yandex.ru).

Крюков Олег Викторович (Нижний Новгород, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, заместитель директора по науке, ООО «ТСН-электро».

1. Çetin, N.O. Scalar PWM implementation methods for three-phase three-wire inverters / N.O. Çetin, A.M. Hava // Electrical and Electronics Conference on Publication Year. – 2009. – P. I447–I451.

2. Андриянов, А.И. Сравнительная характеристика различных видов ШИМ по топологии областей существования периодических режимов / А.И. Андриянов, Г.Я. Михальченко // Электричество. – 2004. – № 12. – С. 46–54.

3. Коротков, А.А. Новый алгоритм векторного формирования ШИМ высоковольтного преобразователя с минимизацией коммутационных потерь / А.А. Коротков, А.Б. Виноградов. – Иваново: Изд-во Иванов. гос. энергетич. ун-та им. В.И. Ленина, 2008. – 298 с.

4. Использование пространственно-векторной ШИМ с переменной частотой модуляции в многоуровневых инверторах систем прецизионного электропривода / В.С. Томасов, А.А. Усольцев, Д.А. Вертгел, К.М. Денисов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2019. – Т. 62, № 5. – С. 355–363.

5. Generalised sinusoidal PWM with harmonic injection for multi-phase VSIs / A. Iqbal, E. Levi, M. Jones, S. Vukosavic // Proc. IEEE Power Elec. Spec. Conf. PESC, Jeju, Korea. – 2006. – P. 2871–2877.

6. Holmes, D.G. Pulse width modulation for power converters: Principles and Practice / D.G. Holmes, T.A. Lipo. – New-York: Wiley-IEEE Press, 2003. – 734 p.

7. Hava, A.M. A High Performance Generalized Discontinuous PWM Algorithm / A.M. Hava, R.J. Kerkman, T.A. Lipo // IEEE Applied Power Electronics Conference Atlanta, Georgia. – February 1997. – Vol. 2. –
P. 886–891.

8. Обухов, С.Г. Широтноимпульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения / С.Г. Обухов, Е.Е. Чаплыгин, Д.Е. Кондратьев // Электричество. – 2008. – № 8. – С. 23–31.

9. Чаплыгин, Е.Е. Широтно-импульсная модуляция с пассивной фазой в трехфазных инверторах напряжения / Е.Е. Чаплыгин,
С.В. Хухтиков // Электричество. – 2011. – № 5. – С. 53–61.

10. Сравнительный анализ энергетических показателей алгоритмов управления высоковольтным многоуровневым преобразователем / А.Б. Виноградов, А.Н. Сибирцев, А.А. Коротков, Д.А. Монов // Тр.
VII Междунар. (XVIII Всерос.) конф. по автоматизир. электроприводу (АЭП-2012). – Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2012. – С. 109–113.

11. Андриянов, А.И. Сравнительная характеристика различных видов ШИМ по топологии областей существования периодических режимов / А.И. Андриянов, Г.Я. Михальченко // Электричество. – 2004. – № 12. – С. 46–54.

12. Баховцев, И.А. Сравнительный анализ выходного напряжения АИН с синусодальной и векторной ШИМ / И.А. Баховцев // Техническая электродинамика. Темат. вып. СЭЭ. – Киев, 2008. – Ч. 3. – С. 63–66.

13. Баховцев, И.А. Обобщенный анализ выходной энергии многофазных многоуровневых инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией / И.А. Баховцев, Г.С. Зиновьев // Электричество. – 2016. – № 4. – С. 26–33.

14. Гуськов, В.О. Сравнительный анализ математических описаний и методов широтно-импульсной модуляции / В.О. Гуськов,
А.В. Лавин // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер. Морская техника и технология. – 2023. – № 3. –
С. 74–81. DOI: 10.24143/2073-1574-2023-3-74-81

15. McGrath, B.P. An analytical technique for the determination of spectral components of multilevel carrier-based PWM methods /
B.P. McGrath, D.G. Holmes // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2002. – Vol. 49, № 4. – P. 847–857.

16. Саушев, А.В. Перемодуляция в трехфазных электронно-ключевых мостах системы преобразователь–электродвигатель /
А.В. Саушев, И.В. Белоусов, В.Ф. Самосейко // Вестник Иванов. гос. энергетич. ун-та. – 2024. – № 4. – С. 87–94.

17. Саушев, А.В. Двухфазная синусоидальная широтно-импульсная модуляция с перемодуляцией в системе преобразователь-электродвигатель / А.В. Саушев, И.В. Белоусов, В.Ф. Самосейко // Вестник Северо-Кавказ. федерал. ун-та. – 2024. – № 4. – С. 39–48.

18. Васильев, Б.Ю. Обеспечение режима перемодуляции и повышение эффективности преобразования энергии в силовых автономных № 6. – С. 47–55.

19. Белоусов, И.В. Оптимальная широтно-импульсная модуляция в системе управления электроприводом / И.В. Белоусов, В.Ф. Самосейко, А.В. Саушев // Вестник Гос. ун-та морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. – 2022. – Т. 14, № 3. – С. 463–471.

20. Belousov, I.V. Assessment of filtering properties of asynchronous electric drive with pulse width modulation / I.V. Belousov,
V.F. Samoseiko, A.V. Saushev // XV International Scientific Conference on Precision Agriculture and Agricultural Machinery Industry «State and Prospects for the Development of Agribusiness. – INTERAGROMASH. – 2022. – Vol. 363. – 1025 p.

21. Якимов, Р.И. Стенд для экспериментальных исследований систем управления преобразователем Кука / Р.И. Якимов, Е.А. Аксенов // Сборник науч. тр. Новосибир. гос. техн. ун-та. – 2016. –
№ 4 (86). – С. 131–143.

22. Бычков, Е.В. Аппаратная поддержка микроконтроллерных систем управления в выпрямительно-зарядных устройствах и инверторах / Е.В. Бычков, Е.В. Васенин, М.Е. Степанов // Автоматизация и IT
в энергетике. – 2019. – № 12 (125). – С. 36–40.

23. Бережнов, Д.А. Перспективные алгоритмы управления в электроприводе с многоуровневым преобразователем частоты для электропоездов серии ЭС1В/И / Д.А. Бережнов, Ю.М. Иньков // Практическая силовая электроника. – 2022. – № 2 (86). – С. 49–51.

24. Бочкарев, И.В. Микропроцессорное устройство управления по системе «непосредственный преобразователь частоты – АД» электропривода экскаватора / И.В. Бочкарев, И.Ш. Кадыров // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2007. – № 5. – С. 25–30.

25. Кадыров, И.Ш. Микропроцессорная система импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя / И.Ш. Кадыров, Т.С. Борукеева, Г.Д. Матекова // Известия Кыргыз. гос. техн. ун-та
им. И. Раззакова. – 2017. – № 1 (41). – C. 36–43.

26. Грудинин, В.С. Моделирование микропроцессорного управления частотным преобразователем асинхронного двигателя /
В.С. Грудинин, В.М. Сбоев, В.И. Лалетин // Advanced Science. – 2017. – № 1 (5). – С. 23.

Синхронные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов (СГПМ) стали широко применяться в составе газопоршневых агрегатов, используемых как в нефтяной промышленности для утилизации попутного нефтяного газа, так и в малой распределенной энергетике. Поэтому вопросы повышения эксплуатационной готовности СГПМ получили достаточную актуальность. Эффективным средством повышения эксплуатационной готовности и надежности СГПМ, в частности и газопоршневых агрегатов в целом, являются непрерывный мониторинг и диагностика оборудования. Поэтому определение диагностических показателей и разработка системы технической диагностики СГПМ являются актуальной задачей. Цель: оценить информативность спектрального анализа выходного напряжения СГПМ как параметра системы технической диагностики. Объект: объектом исследования является синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов номинальной мощностью 2,5 МВА, приводимый во вращение газопоршневым двигателем внутреннего сгорания. Методы: мгновенные значения выходного фазного напряжения СГПМ были проанализированы с использованием разложения в гармонический ряд с помощью быстрого преобразования Фурье и сопоставлены с характерными признаками дефектов. Результаты и выводы: исследование позволяет сделать вывод о том, что любая дополнительная гармоника выходного напряжения СГПМ указывает на наличие дефекта в работе машины. Данный вывод подтверждает высокую степень информативности спектрального анализа напряжения как фактора системы технической диагностики. Дефекты СГПМ проявляются как при работе под нагрузкой, так и на холостом ходу. Выполненное на действующем объекте исследование позволило выявить и устранить дефект подшипника на ранней стадии развития. При рассмотрении результатов спектрального анализа состава выходного напряжения возможно совпадение частот гармоник, характеризующих неисправности, что может потребовать дополнительных испытаний и измерений для точной интерпретации результатов технического диагностирования.

Ключевые слова: синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов, газопоршневой агрегат, напряжение, быстрое преобразование Фурье, спектральный анализ, диагностика.

Зайниев Азат Венерович (Уфа, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Электротехника и электрооборудование предприятий» Уфимского государственного нефтяного технического университета (450064, Уфа, ул. Космонавтов, 1, e-mail: Azat70000@gmail.com).

Хакимьянов Марат Ильгизович (Уфа, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Электротехника и электрооборудование предприятий» Уфимского государственного нефтяного технического университета (450064, Уфа, ул. Космонавтов, 1, e-mail: hakimyanovmi@gmail.com).

1. Зайниев, А.В. Анализ современных методов диагностирования газопоршневых агрегатов с синхронными генераторами на объектах добычи нефти / А.В. Зайниев, В.Ф. Шайдуллин, М.И. Хакимьянов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2023. – Т. 19, № 3. – С. 133–144. DOI: 10.17122/1999-5458-2023-19-3-133-144
2. Зайниев, А.В. Нейронечеткая модель оценки технического со-стояния газопоршневых агрегатов / А.В. Зайниев, В.Ф. Шайдуллин, М.И. Хакимьянов // Энергетические и электротехнические системы: междунар. сб. науч. тр. Вып. 10 / под ред. Г.П. Корнилова, Ю.Н. Кон-драшовой. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2023. – С. 108–117.
3. Павлов, Н.В. Обеспечение баланса мощности в электрической сети нефтегазодобывающего предприятия с объектами распределен-ной генерации, использующими попутный нефтяной газ / Н.В. Павлов, А.Б. Петроченков, Н.Л. Бачев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2023. – № 46. – С. 108–132.
4. Geitner, F.K. Machinery failure analysis and troubleshooting / 
F.K. Geitner, H.P. Bloch. Oxford: Butterworth Heinemann Publ., 2012. – 743 p. DOI: 10.1016/b978-0-12-386045-3.00001-5
5. Leffler, Jan. Failures of electrical machines – review / Jan Leffler, P. Trnka // 2022 8th International Youth Conference on Energy (IYCE), Hungary. – 2022. – P. 1–4. DOI: 10.1109/IYCE54153.2022.9857519
6. Завидей, В.И. Современные методы мониторинга и техниче-ского диагностирования электрических машин / В.И. Завидей, И.В. Путилова, В.А. Старшинов // Экспозиция. Нефть. Газ. – 2023. – № 4. – 
С. 38–44. DOI: 10.24412/2076-6785-2023-4-38-44
7. Диагностика технического состояния электрооборудования систем электроснабжения / В.А. Шабанов, М.Г. Баширов, П.А. Хлю-пин [и др.]. – Уфа: Нефтегазовое дело, 2012. – 371 с.
8. Capolino, Gérard-André. Modern diagnostics techniques for elec-trical machines, power electronics, and drives / Gérard-André Capolino, J.A. Antonino-Daviu, Martin Riera-Guasp // IEEE Transactions on Indus-trial Electronics. – 2015. – Vol. 62. – P. 1738–1745. DOI: 10.1109/TIE.2015.2391186
9. Intelligent fault diagnosis of synchronous generators / Rajendiran Gopinath, C. Kumar, K I Ramachandran, V. Upendranath, Pappu Sai // Ex-pert Systems with Applications. – 2016. – Vol. 45. – P. 142–149. DOI: 10.1016/j.eswa.2015.09.043
10. ANN based fault diagnosis of permanent magnet synchronous motor under stator winding shorted turn / Moosavi Seyed, A. Djerdir, 
Y. Ait-Amirat, A. Davood Khaburi // Electric Power Systems Research. – 2015. – Vol. 125. – P. 67–82. DOI: 10.1016/j.epsr.2015.03.024
11. Применение искусственной нейронной сети в задаче управ-ления синхронным генератором / Б.В. Кавалеров, Е.А. Заборовцев, 
М.А. Заборовцева [и др.] // Вестник Пермского национального иссле-довательского политехнического университета. Электротехника, ин-формационные технологии, системы управления. – 2022. – № 44. – С. 80–95.
12. Климова, Т.Г. Дополнительные возможности диагностики генераторов на базе синхронизированных мгновенных измерений в системе СМПР / Т.Г. Климова, П.Н. Казаков, А.С. Сизов // Автомати-зация и IT в энергетике. – 2024. – Т. 176, № 3. – С. 59–67.
13. Спектральный анализ неисправностей синхронной машины / Р.О. Токарев, В.В. Шапошников, Е.А. Чабанов [и др.] // Вестник Перм-ского национального исследовательского политехнического универси-тета. Электротехника, информационные технологии, системы управ-ления. – 2019. – № 30. – С. 227–240.
14. Мамаев, Д.С. Определение технического состояния подшип-ника синхронного генератора на основе анализа спектра его выходно-го напряжения / Д.С. Мамаев, Я.В. Морошкин // Надежность и каче-ство: тр. междунар. симпоз. – 2009. – Т. 2. – С. 120–122.
15. Гулов, Д.Ю. Исследования межвиткового замыкания син-хронного генератора с постоянными магнитами / Д.Ю. Гулов // Изве-стия Тульск. гос. ун-та. Технические науки. – 2020. – № 12. – С. 391–399.
16. Rocha, R.V. Algorithm for fast detection of stator turn faults in variable-speed synchronous generators / R.V. Rocha, R.M. Monaro // En-ergies. – 2023. – Vol. 16. – P. 2491. DOI: 10.3390/en16052491
17. Gasparjan, A. The use of results of spectral analysis of synchro-nous generator output voltage for technical diagnostics / A. Gasparjan, 
A. Terebkov, M. Terebkova // IEEE Int. Conf. Ind. Technology, ICIT 2006. – 2006. – P. 2085–2090. DOI: 10.1109/ICIT.2006.372566
18. Gasparjan, A. Monitoring of electro-mechanical system «diesel-synchronous generator» / A. Gasparjan, A. Terebkov, A. Zhiravetska // 2015 IEEE 5th International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives (POWERENG). – Riga, Latvia, 2015. – P. 103–108. DOI: 10.1109/PowerEng.2015.7266303
19. Gasparjan, A. Voltage spectral structure as a parameter of sys-tem technical diagnostics of ship diesel engine-synchronous generators / 
A. Gasparjan, A. Terebkovs, A. Zhiravetska // Electrical, Control and Communication Engineering. – 2015. – № 8. – P. 37–42. DOI: 10.1515/ecce-2015-0005
20. Spectral analysis of output voltages and currents as a criterion for technical diagnostics of synchronous generators of ship diesel engine / 
A. Gasparjans, A. Terebkov, V. Priednieks, R. Klaucans // Latvian Journal of Physics and Technical Sciences. – 2020. – Vol. 57. – P. 12–23. DOI: 10.2478/lpts-2020-0018
21. Kim Chang, Eob. Harmonic analysis of output voltage in syn-chronous generator using finite-element method taking account of the movement / Kim Chang Eob, J.K. Sykulski // IEEE Transactions on Mag-netics. – 2002. – Vol. 38. – P. 1249–1252. DOI: 10.1109/20.996319
22. ГОСТ 8865-93 (МЭК 85-84). Системы электрической изоля-ции. Оценка нагревостойкости и классификация (введ. в действие По-становлением Госстандарта РФ от 02.06.1994 N 160) // Доступ из справ.-правовой системы КонсультантПлюс.
23. Plantic, Zeljko. Determining parameters of a three-phase perma-nent magnet synchronous machine using controlled single-phase voltage source / Plantic Zeljko, Stumberger Gorazd // Przeglad Elektrotechniczny. – 2011. – Vol. 87. – P. 137–140.
24. A Study of fault diagnosis based on electrical signature analysis for synchronous generators predictive maintenance in bulk electric systems / Salomon Camila, Ferreira Claudio, Sant'Ana Wilson, Lambert-Torres Germano, da Silva Luiz Eduardo, E.L. Bonaldi, Oliveira Levy, Torres Bru-no // Energies. – 2019. – Vol. 12. – 1506 p. DOI: 10.3390/en12081506
25. Electrical signature analysis for condition monitoring of perma-nent magnet synchronous machine / Salomon Camila, Ferreira C., Lam-bert-Torres Germano, Teixeira Carlos, da Silva Luiz Eduardo, Sant'Ana Wilson, Bonaldi E.L., Oliveira Levy // Advances in Electrical and Comput-er Engineering. – 2018. – Vol. 18. – P. 91–98. DOI: 10.4316/AECE.2018.04011
26. Valavi, Mostafa. Electromagnetic analysis and electrical signa-ture-based detection of rotor inter-turn faults in salient-pole synchronous machine / Valavi Mostafa, Jorstad Kari, Nysveen Arne // IEEE Transac-tions on Magnetics. – 2018. – P. 1–9. DOI: 10.1109/TMAG.2018.2854670
27. Zafarani, Mohsen. A Comprehensive magnet defect fault analy-sis of permanent-magnet synchronous motors / Zafarani Mohsen, Goktas Taner, Akın Bilal // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2015. – Vol. 52. – P. 1331–1339. DOI: 10.1109/TIA.2015.2487440
28. Zarei, Jafar. An advanced park's vectors approach for bearing fault detection / Zarei Jafar, Poshtan Javad // Tribology International. – 2006. – Vol. 42. – P. 213–219. DOI: 10.1016/j.triboint.2008.06.002
29. Fernandez, Alfonso. Rolling element bearing components and failing frequencies / Alfonso Fernandez. – URL: https://power-mi.com/content/rolling-element-bearing-components-and-failing-frequencies (дата обращения: 05.08.2024).
30. Smith, S.W. The scientist and engineer’s guide to digital signal processing / S.W. Smith. – 2nd ed. – USA, California Technical Publish-ing: San Diego, 1999. – 650 p.
31. Predictive maintenance by electrical signature analysis to induc-tion motors / E.L. Bonaldi, Oliveira Levy, Borges da Silva Jonas, Lambert-Torres Germano, da Silva, Luiz Eduardo // IntechOpen. – 2012. – P. 487–520. DOI: 10.5772/48045

Сенсорные устройства ввода информации находят широкое применение в самых различных сферах, таких как промышленность, медицина, оборона и бытовая электроника. Их эксплуатация часто происходит в неблагоприятных и экстремальных условиях, включая высокие температуры, влажность, пыль и механические нагрузки. Это создает дополнительные сложности
и приводит к ужесточению требований к устройствам ввода информации. Это ставит перед разработчиками новые задачи, связанные с надежностью и устойчивостью функционирования
в таких условиях. В современных реалиях важно не только создавать новые конструкции устройств, но и разрабатывать инновационные подходы к проектированию вычислительных систем сенсорных устройств. Цель исследования: разработка эффективного метода для создания вычислительной системы акустического сенсорного устройства ввода информации, способного надежно функционировать в различных агрессивных средах. Методы: для достижения поставленной цели используется комплексный подход, включающий разработку математической модели функционирования сенсорного устройства, создание способа локализации места касания, компьютерное моделирование, программную реализацию для управляющего микроконтроллера, а также проведение экспериментальных исследований на опытном образце. Результаты: разработан метод, позволяющий на основе анализа исходных данных и требований адаптировать созданную математическую модель, программно реализовать способ локализации места касания, создать и исследовать опытный образец. Для практической реализации создан и апробирован машиноориентированный алгоритм применения предложенного метода. Практическая значимость: разработанный метод может быть эффективно применен для проектирования вычислительных систем акустических сенсорных устройств, которые используют звуковую волну для определения места касания. Реализованный в опытном образце предложенный метод позволяет повысить надежность функционирования, быстродействие и точность локализации в сложных условиях эксплуатации сенсорных устройств ввода информации.

Ключевые слова: вычислительная система, сенсорное устройство ввода информации, акустический преобразователь, математическая модель, способ локализации звукового сигнала.

Фрейман Владимир Исаакович (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: VIFREJMAN@pstu.ru).

Козин Алексей Владимирович (Пермь, Российская Федерация) – ассистент кафедры «Автоматика и телемеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: AVKOZIN@pstu.ru).

1. Кирсанов, Э.Я. Разновидности сенсорных поверхностей и продвижения в сфере их изготовления / Э.Я. Кирсанов // Научные революции: сущность и роль в развитии науки и техники: сб. ст. междунар. науч.-практ. конф.; Уфа, 20 января 2018 г. Ч. 2. – Уфа: Аэтерна, 2018. – С. 54–56.

2. Терентьев, Д.С. Устройство сенсорно-бесконтактного ввода информации на базе керамики для авионики / Д.С. Терентьев,
В.А. Шахнов, А.И. Власов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). – 2016. – № 4. – С. 87–94.

3. Власов, А.И. Графеновый гибкий сенсорный экран с интегрированным аналого-цифровым преобразователем / А.И. Власов,
Д.С. Терентьев, В.А. Шахнов // Микроэлектроника. – 2017. – Т. 46,
№ 3. – С. 210–218. DOI: 10.7868/S0544126917030115

4. Дегтяренко, Д.В. Принцип работы сенсорных экранов /
Д.В. Дегтяренко, В.С. Микулко, В.Д. Ежов // Актуальные проблемы энергетики. – 2016. – С. 446–450.

5. Touchscreen based on acoustic pulse recognition with piezoelectric polymer sensors / S. Reis [et al.] // 2010 IEEE International Symposium on Industrial Electronics. – IEEE, 2010. – P. 516–520. DOI: 10.1109/ISIE.2010.5637672

6. Sencadas, V. Processing and characterization of a novel nonporous poly (vinilidene fluoride) films in the β phase / V. Sencadas, R. Gregorio Filho, S. Lanceros-Mendez // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2006. –
Vol. 352, № 21–22. – P. 2226–2229. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2006.02.052

7. Non-porous polyvinylidene fluoride (PVDF) films in the beta phase and processing method thereof: заяв. пат. 11996165 США / Lanceros-Mendez S., Da Silva V.J.G., Gregorio Filho R. – 2008.

8. Touchscreen surface based on interaction of ultrasonic guided waves with a contact impedance / N. Quaegebeur [et al.] // IEEE Sensors Journal. – 2016. – Vol. 16, № 10. – P. 3564–3571. DOI: 10.1109/JSEN.2016.2535386

9. Pressure mapping system based on guided waves reflection /
N. Quaegebeur [et al.] // Proceedings of Meetings on Acoustics. – AIP Publishing, 2013. – Vol. 19, № 1. DOI: 10.1121/1.4799944

10. Active acoustic pressure mapping system: пат. 9750451 США /
P. Masson [et al.]. – 2017.

11. Design and performance of an active acoustic back cover based on piezoelectric elements / N.A. Lamberti [et al.] // 2015 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). – IEEE, 2015. – P. 1–4. DOI: 10.1109/ULTSYM.2015.0248

12. Lamberti, N.A. An active acoustic back cover based on piezoelectric elements / N.A. Lamberti, G. Caliano, A.S. Savoia // 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium. – IEEE, 2014. – P. 2458–2461. DOI: 10.1109/ULTSYM.2014.0613

13. Козин, А.В. Сенсорное устройство ввода информации на основе акустических измерительных устройств / А.В. Козин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2023. – № 46. – С. 178–195. DOI: 10.15593/2224- 9397/2023.2.08

14. Contact spot on a display surface / A. Kozin [et al.] // 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). – IEEE, 2022. – P. 349–351. DOI: 10.1109/ElConRus54750.2022.9755516

15. Санитарные правила по устройству и оборудованию кабин машинистов кранов (утв. Гл. гос. сан. врачом СССР 08.12.1974 N 1204-74) (ред. от 16.11.1976) [Электронный ресурс]. – URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_102489 (дата обращения: 09.09.2024).

16. Модель вычислительной системы сенсорного устройства ввода информации: св-во о гос. регистр. программы для ЭВМ
№ 2024616251 Рос. Федерация № 2024615370: заявл. 19.03.2024: опубл. 19.03.2024 / А.В. Козин, В.И. Фрейман; заяв. Федерал. гос. автоном. образоват. учреждение высш. образов. «Пермский национальный исследовательский политехнический университет».

17. Козин, А.В. Разработка и исследование математической и программной моделей вычислительной системы сенсорного устройства ввода информации / А.В. Козин, В.И. Фрейман // Вестник Поволж. гос. технологич. ун-та. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. – 2024. – № 2 (62). – С. 44–56. DOI: 10.25686/2306-2819.2024.2.44

18. Эйлэнд, А. Выбор микроконтроллера: 8- или 32-разрядный? / А. Эйлэнд // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2015. –
№ 5 (145). – С. 74–79.

19. Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные [Электронный ресурс]. – URL: https://23met.ru/gost_files/gost-5632-2014.pdf (дата обращения: 09.09.2024).

20. Неразрушающий метод оценки содержания углерода в стали / А. Бадиди Буда, Х. Бельхельфа, В. Джерир, Р. Халими // Прикладная механика и техническая физика. – 2014. – Т. 55, № 3 (325). – С. 174–180.

21. Коррозия металлов и её виды [Электронный ресурс]. – URL: https://www.yaklass.ru/p/himija/11-klass/okislitelno-vosstanovitelnye-protce­ssy-7170109/khimicheskaia-i-elektrokhimicheskaia-korroziia-sposoby-zashchi­ty-metall_-7161830/re-298a6a26-2b64-482f-a902-36d532986008 (дата обращения: 14.09.2024).

22. Уткин, Г.С. Особенности построения модели нагрузочного тестирования / Г.С. Уткин, А.П. Башарин // Вестник Моск. гос. ун-та леса. Лесной вестник. – 2009. – № 6. – С. 145–147.

23. Власенко, А. Применение устройств гальванической развязки цифрового сигнала iCoupler в интерфейсах RS-232, RS-485 и CAN /
А. Власенко // Компоненты и технологии. – 2005. – № 9 (53). – С. 74–78.

24. Гусев, В.Г. Методология проектирования сенсорных устройств / В.Г. Гусев, Т.В. Мирина, А.Ю. Демин // Вестник Уфим. гос. авиац. техн. ун-та. – 2009. – Т. 12, № 2. – С. 150–155.

25. Блажкова, Е.Н. Цифровое устройство управления катушками Гельмгольца / Е.Н. Блажкова, Е.С. Гороховатенко // Вестник молодёжной науки России. – 2021. – № 1. – С. 2.

В связи с уходом из России зарубежных производителей программного обеспечения остро встал вопрос об импортозамещении иностранных систем управления ресурсами предприятия отечественными аналогами. На российском рынке присутствуют отечественные ERP-системы, однако они не закрывают всех потребностей отечественных предприятий, в связи с чем последние вернулись к практике реализации собственных решений. Для таких решений необходимы проектирование и разработка реляционных баз данных, достаточных для задач управления снабжением, запасами, производством, сбытом, основными фондами и данными об изделиях. Подобные задачи требуют хранения данных о товарно-материальных ценностях (ТМЦ), то есть сырье, материалах, комплектующих, готовой продукции и товарах, а также об их запасах
и перемещениях (приходе, расходе). Целью настоящей работы является формулирование принципов работы с данными о ТМЦ и соответствующих этим принципам структур реляционной базы данных. В работе предложены структуры для хранения данных о мерах и единицах измерения. Описаны основные принципы работы со справочником единиц измерения. В работе также предложены структуры для хранения данных о запасах и перемещениях ТМЦ. Описаны базовые принципы, которым должна подчиняться работа с запасами и перемещениями ТМЦ. Отмечено, что эти принципы предопределены нормативными документами, практическим опытом и здравым смыслом. В качестве практического примера в работе предложены структуры для хранения данных о запасах материально-технических ресурсов в местах эксплуатации газотурбинных установок. Перечисленные результаты получены на основе применения методов системного анализа и проектирования. В заключении отмечено, что предложенные в работе новые принципы работы с данными о ТМЦ и соответствующие этим принципам структуры реляционной базы данных могут быть использованы в отечественных информационных системах управления предприятиями для решения задачи импортозамещения зарубежных информационных систем.

Ключевые слова: ERP, EAM, WMS, PDM, ГТУ, ГТЭС, учет ТМЦ, управление МТР, реляционные базы данных.

Федосеев Сергей Анатольевич (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: fsa@gelicon.biz).

Морозов Антон Максимович (Пермь, Российская Федерация) – студент 2 курса Передовой инженерной школы Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: anmor5959@gmail.com).

Валетов Илья Игоревич (Пермь, Россия) – начальник отделения летных испытаний и эксплуатации, руководство ОКБ, АО «ОДК-Авиадвигатель» (614010, Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: valetov@avid.ru).

Агалаков Артем Александрович (Пермь, Российская Федерация) – начальник бригады информационно-технического обеспечения, отдел эксплуатации ГТУ наземного применения и ГТЭС, АО «ОДК-Авиадвигатель» (614010, Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: agalakov@avid.ru).

1. Бизнес и информационные технологии для систем управления предприятием на базе SAP: учеб. пособие для вузов / Л.И. Абросимов, С.В. Борисова, А.П. Бурцев [и др.]. – СПб.: Лань, 2024. – 812 с.
2. Башлыкова, А.А. Конфигурирование систем управления ре-сурсами предприятий на платформе SAP: учеб. пособие / А.А. Башлы-кова. – М.: Изд-во РТУ МИРЭА, 2022. – 127 с. (Лань: электронно-библиот. система). – URL: https://e.lanbook.com/book/256589 (дата об-ращения: 16.10.2024). 
3. Вожаков, А.В. Интеллектуальные информационные системы управления предприятием: модели и практики: моногр. / А.В. Вожа-ков, В.Ю. Столбов, С.А. Федосеев. – М.: Университетская книга, 2021. – 304 с.
4. Управление производством на базе стандарта MRP II. – 
2-е изд. – СПб.: Питер, 2005. – 416 с.
5. Крюкова, А.А. ERP-системы и корпоративные порталы: учеб. пособие / А.А. Крюкова. – Самара: Изд-во ПГУТИ, 2019. – 255 с. 
6. Корниенко, Д.В. Автоматизация бизнес-процессов в 1С: ERP Управление предприятием 2: учеб.-метод. пособие / Д.В. Корниенко. – Елец: Изд-во Елецк. гос. ун-та им. И.А. Бунина, 2019. – 85 с.
7. Каргина, Е.Н. Инструментарий «1С: ERP Управление пред-приятием» для учетно-аналитического обеспечения бизнеса: учеб. по-собие / Е.Н. Каргина. – Ростов-н/Д – Таганрог: Изд-во Южного феде-рал. ун-та, 2020. – 350 с.
8. Ганичев, А.С. Анализ степени интеграции и функционально-сти системы «Галактика» / А.С. Ганичев // Потенциал современной науки. – 2016. – № 3 (20). – С. 14–18.
9. Музафарова, Г.Б. Назначение и возможности информацион-ной системы «Парус» / Г.Б. Музафарова // NovaInfo.Ru. – 2016. – Т. 1, 
№ 47. – С. 154–157.
10. Информационные системы и технологии в экономике 
и управлении: учебник для акад. бакалавриата / В.В. Трофимов, 
О.П. Ильина, В.И. Кияев, А.П. Приходченко. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2016. – 542 с.
11. Ловыгин, В. Взаимодействие системы проектирования и технологической подготовки производства с системой управления ре-сурсами предприятия на примере интеграции CAD/CAM/CAPP ADEM 
и «ПАРУС-Предприятие 8» / В. Ловыгин, А. Красильников // САПР 
и графика. – 2011. – № 9 (179). – С. 16–19.
12. Управление качеством продукции на современных промыш-ленных предприятиях: моногр. / С.А. Федосеев, М.Б. Гитман, 
В.Ю. Столбов, А.В. Вожаков. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. 
политехню ун-та, 2011. – 229 с.
13. Управление цепью поставок (SCM): учеб. пособие / сост. П.П. Крылатков, М.А. Прилуцкая. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. – 140 с.
14. Иванов, Д.А. Управление цепями поставок / Д.А. Иванов. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. – 660 с.
15. Даниленко, В.С. Функциональные возможности информаци-онной системы WMS / В.С. Даниленко // Научный аспект. – 2024. – 
Т. 30, № 2. – С. 3776–3780.
16. Ковалева, И.В. Эффективное управление складской логисти-кой организации: WMS-система / И.В. Ковалева // Экономика и биз-нес: теория и практика. – 2024. – № 1-1 (107). – С. 165–167.
17. Линь, Ш. Исследование WMS-системы для автоматизации бизнес-процессов на складе / Ш. Линь // Научный аспект. – 2024. – 
Т. 9, № 1. – С. 1098–1104.
18. Загидуллин, Р.Р. Управление машиностроительным призвод-ством с помощью систем MES, APS, ERP: моногр. / Р.Р. Загидуллин. – Старый Оскол: ТНТ, 2011. – 369 с.
19. Смирнова, А.Е. Система оперативного управления (MES-система) / А.Е. Смирнова // Вестник современных исследований. – 2020. – № 7-5 (37). – С. 28–30.
20. Гринберг, П. CRM со скоростью света: привлечение и удер-жание клиентов в реальном времени через Интернет: пер. с англ. / 
П. Гринберг. – СПб.: Символ Плюс, 2006. – 528 с.
21. Чурин, А.И. Как внедрить CRM. Опыт проектов amoCRM 
и Битрикс24 / А.И. Чурин. – СПб.: Питер, 2023. – 336 с.
22. Алексеев, В.Ю. Проектирование и разработка системы управления активами предприятия EAM-системы / В.Ю. Алексеев, А.М. Хафизов // Components of Scientific and Technological Progress. – 2023. – № 10 (88). – С. 68–72.
23. Измайлов, М.К. Сравнительный анализ современных ЕАМ-систем, используемых в российской и зарубежной практике / М.К. Измайлов // Beneficium. – 2020. – № 2 (35). – С. 35–42.
24. Доросинский, Л.Г. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделия / Л.Г. Доросинский, О.М. Зверева. – Улья-новск: Зебра, 2016. – 243 с.
25. Федотова, А.В. Построение модели изделия в PDM-системе: методические указания к выполнению лабораторных работ / А.В. Фе-дотова, М.В. Овсянников, С.А. Буханов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. – 63 с.
26. Кандраков, Н.П. Бухгалтерский (финансовый, управленче-ский) учет: учебник / Н.П. Кандраков. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Проспект, 2016. – 512 с.
27. Голубева, О.Л. 1С: Бухгалтерия: учебник для вузов / О.Л. Го-лубева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во Юрайт, 2024. – 161 с.
 

Экспериментальная оценка воспламеняющей способности искровых разрядов в емкостных системах зажигания требует наличия соответствующих огневых стендов с возможностью регулирования в широких пределах газодинамических параметров камер сгорания. Подобные исследования являются трудоемкими и связаны с большими затратами времени и средств. Поэтому создание инструментария для прогнозирования и теоретической оценки воспламеняющей способности искровых разрядов в свечах емкостных систем зажигания на стадиях проектирования, изготовления и экспериментальной доводки является актуальной задачей. Цель: разработать компьютерный программный комплекс, позволяющий при заданной схемотехнике емкостных систем зажигания различных типов оценивать воспламеняющую способность искровых разрядов в полупроводниковых свечах по параметру, характеризующему энергетический потенциал разрядного импульса. Объект: объектом исследования является емкостная система зажигания, предназначенная для розжига камер сгорания газотурбинных двигателей. Методы: прямая
и обратная ветви динамических вольтамперных характеристик (ВАХ) колебательных и апериодических разрядов были построены с использованием осциллографического метода экспериментальных исследований. Выражения для ВАХ полупроводниковых свечей получены путем аппроксимации. Результаты и выводы: обоснована возможность теоретической оценки воспламеняющей способности емкостных систем зажигания различных типов. Разработан программный комплекс, позволяющий без проведения сложных и трудоемких экспериментальных исследований расчетным путем определять энергетические параметры искровых разрядов в полупроводниковых свечах и воспламеняющую способность искровых разрядов на основе использования критерия воспламеняющей способности, связанного с геометрическими размерами искровых разрядов функциональной зависимостью.

Ключевые слова: программный комплекс, искровые разряды, критерий воспламеняющей способности, разрядный ток, напряжение и длительность разрядов, геометрические размеры разрядов.

Гизатуллин Фарит Абдулганеевич (Уфа, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Передовой инженерной школы «Моторы будущего» Уфимского университета науки и технологий (450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32,
e-mail: elaint@yandex.ru).

Лобанов Андрей Владимирович (Уфа, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника и электротехнология», заместитель директора по научной работе Института электротехнического инжиниринга Уфимского университета науки и технологий (450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32, e-mail: lobanov.av@ugatu.su).

1. Алабин, М.А. Запуск авиационных газотурбинных двигателей / М.А. Алабин, Б.М. Кац, Ю.А. Литвинов. – М.: Машиностроение,
1984. – 280 с.

2. Гизатуллин, Ф.А. Емкостные системы зажигания / Ф.А. Гизатуллин. – Уфа: Изд-во УГАТУ, 2002. – 249 с.

3. Лефевр, А. Процессы в камерах сгорания ГТД / А. Лефевр. – М.: Мир, 1986. – 566 с.

4. Дик, И.Г. Искровое воспламенение последовательными разрядами / И.Г. Дик, В.Г. Прокофьев // Физика горения и взрыва. – 1988. – 24:5. – С. 12–15.

5. Гизатуллин, Ф.А. Вопросы проектирования емкостных систем зажигания с учетом особенностей стабилизации пламени в камерах сгорания ГТД / Ф.А. Гизатуллин, И.Х. Байбурин // Авиационная промышленность. – 2000. – № 2. – С. 36–38.

6. Гизатуллин, Ф.А. Расчет параметров систем зажигания апериодического разряда с учетом характеристик смеси в процессе искрового воспламенения и стабилизации пламени / Ф.А. Гизатуллин, И.Х. Байбурин // Вестник УГАТУ. – 2001. – № 1. – С. 195–198.

7. Оценка воспламеняющей способности импульсно-плазменной системы зажигания / Ф.А. Гизатуллин, А.Ю. Демин, З.Г. Габидуллина, Р.М. Салихов, А.Р. Салихова // Авиационная промышленность. –
2017. – № 1. – С. 23–26.

8. Экспериментальное исследование процессов поджига и стабилизации горения жидких углеводородных топлив электрическим дуговым разрядом / В.А. Битюрин, А.А. Быков, В.Ю. Великодный,
А.В. Дыренков, В.В. Попов, Б.Н. Толкунов // Прикладная физика. – 2011. – № 4. – С. 36–41.

9. Low-order modeling of high-altitude relight of jet engine combustors / Pedro M. de Oliveira, Michael Philip Sitte, Marco Zedda, Andrea Giusti, Epaminondas Mastorakos // International Journal of Spray and Combustion Dynamics. – 2021. – Vol. 13, iss. 1-2. – P. 20–34.

10. Numerical investigation of kerosene single droplet ignition at high-altitude relight conditions / A. Giusti, M. Sitte, G. Borghesi, E. Mastorakos. – 2018. DOI: 10.17863/CAM.20980

11. Experimental investigation on high-altitude ignition and ignition enhancement by multi-channel plasma igniter / Bx. Lin, Y. Wu, Mx. Xu
[// Plasma Chemmistry and Plasma Processing. – 2021. – 41(5). –
P. 1435–1454. DOI: 10.1007/s11090-021-10189-0

12. Mastorakos, Epaminondas. Forced ignition of turbulent spray flames / Mastorakos Epaminondas // Proceedings of the Combustion Institute. – 2016. – 36. DOI: 10.1016/j.proci.2016.08.044

13. Large-Eddy Simulation of Kerosene Spray Ignition in a Simplified Aeronautic Combustor / L. Hervo, Jean-Mathieu Senoner, A. Biancherin, Cuenot Benedicte // Flow, Turbulence and Combustion. – 2018. DOI: 101.10.1007/s10494-018-9924-4

14. Воспламенение топливной смеси с помощью искрового
и инициированного стримерного разряда в различных условиях /
П.В. Булат, К.Н. Волков, Л.П. Грачев, И.И. Есаков, П.Б. Лавров // Теплофизика высоких температур. – 2022. – Т. 60, № 4. – С. 548–556.

15. Jones, W.P. Large eddy simulation of spark ignition in a gas turbine combustor / W.P. Jones, A. Tyliszczak // Flow Turbulence Combust. – 2010. – 85. – P. 711–734. DOI: 10.1007/s10494-010-9289-9

16. Gizatullin, F.A. Oscillatory–discharge processes in capacitive ignition systems with a unipolar pulse / F.A. Gizatullin, R.M. Salikhov,
A.Y. Barabanov // Russian Electrical Engineering. – 2018. – Vol. 89,
no. 3. – P. 156–160. DOI: 10.3103/S1068371218030082

17. Shibkov, V.M. Effect of the air flow velocity on the characteristics of a pulsating discharge produced by a dc power source /
Vol. 44. – P. 754–765. DOI: 10.1134/S1063780X18080056

18. Gizatullin, F.A. Factors affecting the life of semiconductor spark igniters in gas-turbine engines / F.A. Gizatullin, R.M. Salikhov // Russian Engineering Research. – 2018. – Vol. 38, no. 1. – P. 13–14. DOI: 10.3103/S1068798X18010112

19. Gizatullin, F.A. Influence of the features of the discharge chambers of semiconductor glow plugs of gas turbine engines on characteristics of the plasma ejection / F.A. Gizatullin, R.M. Salikhov // Applied Physics. – 2018. – № 3. – P. 10–14.

20. Experimental study on energy characteristics and ignition performance of recessed multichannel plasma igniter / Bang-Huang Cai, Hui-Min Song [et al.] // Chinese Physics B. – June 2020. – Vol. 29, no. 6. – 065207. DOI: 10.1088/1674-1056/ab820c

 Гизатуллин, Ф.А. К теории искрового воспламенения топливовоздушных смесей в ГТД / Ф.А. Гизатуллин // Авиационная промышленность. – 2000. – № 1. – С. 56–60.

22. Гизатуллин, Ф.А. Особенности определения параметров емкостных систем зажигания для ГТД с высотным запуском / Ф.А. Гизатуллин, И.Х. Байбурин // Известия вузов. Авиационная техника. – 2004. – № 4. – С. 44–46.

23. Гизатуллин, Ф.А. Моделирование разрядных процессов в емкостной системе зажигания с однополярным импульсом / Ф.А. Гизатуллин, З.Г. Валиуллина // Вестник УГАТУ. – 2009. – Т. 12, № 2 (31). – С. 126–133.

24. Гизатуллин, Ф.А. Анализ нелинейностей полупроводниковых свечей зажигания / Ф.А. Гизатуллин, А.Г. Каримова // Известия вузов. Электромеханика. – 2017. – Т. 60, № 4. – С. 50–55.

25. Газизов, Д.Р. О совершенствовании методики проектирования емкостных систем зажигания / Д.Р. Газизов, Ф.А. Гизатуллин // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 2 (46).

Одной из главных проблем, стоящих перед отраслью, связанной с производством и применением ветроэнергетических установок (ВЭУ), является улучшение КПД генераторов, уменьшение их веса и размеров без снижения мощности и производительности. Магнитные системы Хальбаха благодаря своим уникальным свойствам представляют собой перспективное решение для повышения эффективности генераторов. Особенно это актуально для низкооборотных генераторов с прямым приводом, где большой крутящий момент и низкая частота вращения требуют применения компактных и мощных решений. Системы Хальбаха могут существенно уменьшить момент залипания, снизить вибрации и пульсации, что особенно важно для долговременной эксплуатации оборудования. Цель: основная цель исследования – оценка влияния использования магнитной системы Хальбаха на эффективность и массогабаритные показатели синхронных генераторов мощностью 2 кВт с внешним ротором для малых ВЭУ. Объект: объектами исследования являются электрические генераторы с постоянными магнитами и внешним ротором, оснащенные традиционной магнитной системой и системой Хальбаха, мощностью 2 кВт, используемые в малых ВЭУ с частотой вращения до 300 об/мин. Методы: исследование выполнено методом моделирования с использованием программного комплекса Ansys. Проведены электромагнитный и тепловой расчеты генераторов с внешним ротором для анализа их ключевых характеристик, таких как мощность, КПД, коэффициент мощности, момент на валу, потери в активных элементах машины (обмотки статора, постоянные магниты), активная масса машины, температуры активных элементов. Проведено сравнение с традиционной магнитной системой для выявления преимуществ использования системы Хальбаха. Результаты и выводы: в результате исследования было установлено, что применение системы Хальбаха позволило снизить массу генератора на 10 %, повысить коэффициент мощности с 0,97 до 0,98. В то же время показатели мощности, момента, выходного напряжения генератора, температур обмоток статора и постоянных магнитов удалось сохранить на уровне сравниваемой машины с традиционной магнитной системой, что подтверждает целесообразность применения системы Хальбаха в генераторах с постоянными магнитами для малых ВЭУ с частотой вращения 300 об/мин и внешним ротором для повышения эффективности и снижения массы машины.

Ключевые слова: ветроэнергетика, электрогенератор, генератор, постоянные магниты, магнитная система, электрические машины, ветрогенератор, частота вращения, пульсации момента, проектирование электрических машин.

Рогинская Любовь Эммануиловна (Уфа, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Электромеханика» Уфимского университета науки и технологий (450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32, e-mail: roginskaya36@mail.ru).

Каримов Руслан Динарович (Уфа, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» Уфимского университета науки и технологий (450076, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32, e-mail: ruslan-k88@yandex.ru).

Горбунов Антон Сергеевич (Уфа, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение и автоматизация технологических процессов» Башкирского государственного аграрного университета (450001, Уфа, ул. 50-летия Октября, 34,
e-mail: freizer-anton@yandex.ru).

Бакиров Аяз Азатович (Уфа, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» Уфимского университета науки и технологий (450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32, e-mail: ayazzo@yandex.ru).

Хакимьянов Марат Ильгизович (Уфа, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Электротехника и электрооборудование предприятий» Уфимского государственного нефтяного технического университета (450064, Уфа,
ул. Космонавтов, 1, e-mail: hakimyanovmi@gmail.com).

Ведешкин Даниил Андреевич (Пермь, Российская Федерация) – инженер-конструктор, расчётчик ОДК-Авиадвигатель (614010, Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: vedeshkin.daniil@mail.ru).

Янузакова Виолетта Нургалиевна (Уфа, Российская Федерация) – ассистентка кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика» Уфимского университета науки и технологий (450076, Уфа,
ул. Заки Валиди, 32, e-mail: yanuzakova.vn@ugatu.su).

1. Coreless axial flux Halbach array permanent magnet generator concept for direct-drive wind turbine / M. Vatani [et al.] // 2023 12th Inter-national Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA). – 2023. DOI: 10.1109/ICRERA59003.2023.10269322
2. Design criteria for an axial flux wind generator with Halbach ar-ray permanent magnets / G. Landi [et al.] // 2023 12th International Con-ference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA). – 2023. DOI: 10.1109/ICRERA59003.2023.10269355
3. On the integrity of large-scale direct-drive wind turbine electrical generator structures: An integrated design methodology for optimization, considering thermal loads and novel techniques / M. Bichan [et al.] // Ma-chines. – 2024. – Vol. 12, iss. 4. DOI: 10.3390/machines12040277
4. Wen, Z. Optimization design of low speed axial flux Halbach permanent-magnet generator with PCB winding / Z. Wen, B. Xiong, 
G. Gu // 2019 22nd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). – 2019. DOI: 10.1109/ICEMS.2019.8922544
5. El-Hasan, T.S. Air-cored axial flux permanent magnet generator for direct driven micro wind turbines / T.S. El-Hasan // IET Renewable Power Generation. – 2023. – Vol. 17, iss. 15. – P. 3687–3700. DOI: 10.1049/rpg2.12880
6. Alshibani, S. Application of particle swarm optimization in the design of Halbach permanent magnet synchronous generators for megawatt level wind turbines / S. Alshibani // 2018 7th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA). – 2018. DOI: 10.1109/ICRERA.2018.8566736
7. Balakrishnan, J. Multi-phase permanent magnet generator with halbach array for direct driven wind turbine: A hybrid technique / 
J. Balakrishnan, C. Govindaraju // Energy Sources, Part A: Recovery, Uti-lization, and Environmental Effects. – 2022. – Vol. 44, iss. 3. – P. 5699–5717. DOI: 10.1080/15567036.2022.2086324
8. Design and comparative analysis of Halbach array and surface mounted magnetic pole dual rotor de-coupled stator six-phase permanent magnet synchronous generator for wind power application / R.R. Kumar [et al.] // 2020 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES). – 2020. DOI: 10.1109/PEDES49360.2020.9379803
9. Design and performance analysis of trapezoid Halbach array mag-netic couplings for Ocean current turbine generator / W. Zhong [et al.] // Global Oceans 2020: Singapore – U.S. Gulf Coast. – 2020. DOI: 10.1109/IEEECONF38699.2020.9389141
10. Witte, H. Halbach magnets for CBETA and eRHIC / H. Witte, J.S. Berg, B. Parker // Proceedings of IPAC2017, Copenhagen, Denmark. – 2017. – P. 4814–4816.
11. Modular Maglev: Design and implementation of a modular magnetic levitation system to levitate a 2D Halbach array / Z. Xu [et al.] // Mechatronics. – 2024. – Vol. 99. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2024.103148
12. Nasiri-Zarandi, R. Design optimization of a transverse flux hal-bach-array PM generator for direct drive wind turbines / R. Nasiri-Zarandi, A.M. Ajamloo, K. Abbaszadeh // IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2020. – Vol. 35, iss. 3. – P. 1485–1493. DOI: 10.1109/TEC.2020.2975259
13. Output performance comparison of surfacemounted PMSM based on conventional and modified segmented Halbach magnet arrays / Y. Zhou [et al.] // 2022 IEEE 17th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA). – 2022.
14. Research on torque ripple reduction of direct-drive permanent magnet wind power system / H. Zheng [et al.] // 2020 39th Chinese Control Conference (CCC). – 2020. – P. 5276–5281.
15. Wang, X. Analysis and optimization of cogging torque for axial flux machine with Halbach permanent magnet array / X. Wang, 
G. Zhang, P. Gao // 2022 25th International Conference on Electrical Ma-chines and Systems (ICEMS). – 2022.
16. Khazdozian, H.A. Development of rare earth free permanent magnet generator using Halbach cylinder rotor design / H.A. Khazdozian, R.L. Hadimani, D.C. Jiles // Renewable Energy. – 2018. – Vol. 112. – 
P. 84–92. DOI: 10.1016/j.renene.2017.05.034
17. Cost reduction of a new fault-tolerant Halbach permanent mag-net machine using ferrite magnet / G. Liu [et al.] // IEEE Transactions on Magnetics. – 2014. – Vol. 50, iss. 11. 
18. Comparative analysis of coreless axial flux permanent magnet synchronous generator for wind power generation / Z. Jun [et al.] // 
Journal of Electrical Engineering & Technology. – 2020. – Vol. 15. – 
P. 727–735. DOI: 10.1007/s42835-020-00359-z
19. Nasiri-Zarandi, R. Cogging torque reduction in U-Core TFPM generator using different Halbach-array structures / R. Nasiri-Zarandi, A. Ghaheri, K. Abbaszadeh // 2018 International Symposium on Power Elec-tronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM). – 2018. DOI: 10.1109/SPEEDAM.2018.8445328
20. Spatial harmonic analysis on a permanent magnet linear genera-tor with Halbach array for direct-driver wave energy conversion / C. Liu [et al.] // International Journal of Numerical Modelling: Electronic Net-works, Devices and Fields. – 2018. – Vol. 31, iss. 5. 
21. Балагуров, В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока / В.А. Балагуров. – М.: Высшая школа, 
1982. – 272 с.
22. Балагуров, В.А. Электрические генераторы с постоянными магнитами / В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 279 с.
23. Гольдберг, О.Д. Проектирование электрических машин / 
О.Д. Гольдберг, И.С. Свириденко / под ред. О.Д. Гольдберга. – 3-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2006. – 432 с.
24. Проектирование электрических машин / под ред. И. П. Ко-пылова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2015. – 767 с.
25. Ледовский, А.Н. Электрические машины с высококоэрци-тивными постоянными магнитами / А.Н. Ледовский. – М.: Энергоато-миздат, 1985. – 169 с.