Вісник Вінницького політехнічного інституту https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk <p>Журнал «Вісник Вінницького політехнічного інституту» є науковим виданням, публікації в якому визнаються при захисті дисертаційних робіт у галузях технічних наук (наказ Міністерства освіти і науки України від 29.09.2014 р., № 1081) та педагогічних наук (наказ Міністерства освіти і науки України від 13.07.2015 р., № 747).&nbsp;Журнал входить у міжнародні наукометричні бази «Index Copernicus International» та «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).</p> <p>Журнал публікує статті, які містять нові теоретичні та практичні результати в галузях технічних, економічних, природничих та гуманітарних наук. Публікуються також огляди сучасного стану розроб­ки важливих наукових проблем, огляди наукових та методичних конференцій, які відбулися у ВНТУ, статті з педагогіки вищої освіти.</p> <p>Виходить 6 разів на рік.&nbsp; Заснований у грудні 1993 року.</p> uk-UA visnykvpi@gmail.com (Голубєва Валентина Тадеушівна) visnykvpi@gmail.com (Голубєва Валентина Тадеушівна) Thu, 09 Aug 2018 10:11:07 +0300 OJS 3.1.1.0 http://blogs.law.harvard.edu/tech/rss 60 ПЕРСПЕКТИВИ РОЗРОБКИ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ НАНОМОДИФІКОВАНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2223 <p>Виконано огляд розробок композиційних будівельних матеріалів із застосуванням нанотехнологий і введенням до складу композитів наносистем. У зв’язку зі збільшенням обсягів будівництва в Україні, впровадженням нових будівельних технологій з використанням відповідних будівельних матеріалів, виникає необхідність поліпшення їхніх експлуатаційних властивостей. Розробки, проведені останнім часом, стосуються виробництва високоміцних і стійких до зношування таких матеріалів, як цементний камінь, бетон, пінобетон, різні покриття для забезпечення водо- і олієвідштовхувальних властивостей поверхонь. Застосування наноматериалів впливає на внутрішню структуру композиційного матеріалу, створюючи ефект армування єднальної матриці й поліпшує його фізико-технічні характеристики. Додавання надмалих кількостей наносистем (менше 0,5&nbsp;% за масою) у рецептуру традиційних композиційних матеріалів значно поліпшує міцнісні і експлуатаційні характеристики кінцевого продукту. Відомі дослідження показують, що модифіковані бетони мають міцність вище на 20...35&nbsp;%, пінобетони — на 50...70&nbsp;%. Крім того, додавання наночасток впливає й на інші експлуатаційні властивості, а саме: підвищує гидрофобність покриттів, стійкість до забруднень і грибкових уражень, що надзвичайно важливо для експлуатації будинків. Особливий інтерес викликає використання як добавки вуглецевих наносистем. Для широкого впровадження нанооб’ектів у технологію виробництва будівельних матеріалів необхідно виготовляти достатню кількість дешевих наноситем. З цього погляду перспективними є роботи щодо можливості одержання нанотрубок і наносистем з продуктів і відходів коксування вугілля (кокс, смола, пековий кокс, пил і т.п.). Виконаний огляд дозволяє думати, що застосування нанодобавок і наносистем можна розширити й на інші класи будівельних матеріалів, виробів і покриттів, такі як санітарно-технічна кераміка, облицювальна плитка, фарби й покриття.</p> Є. М. Панов, Т. Б. Шилович, Я. І. Шилович ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2223 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ТЕНДЕНЦІЇ ВИРОБНИЦТВА КЕРАМЗИТУ ТА ВИКОРИСТАННЯ КЕРАМЗИТОБЕТОНУ В СУЧАСНОМУ БУДІВНИЦТВІ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2224 <p>Досліджено стан виробництва керамзиту та керамзитобетону, як сучасного стінового конструкційно-теплоізоляційного матеріалу в Україні та окремих країнах СНД. Наведено статистичну інформацію щодо обсягів виробництва керамзиту та керамзитобетону в окремих країнах світу та історична довідка виникнення його як будівельного матеріалу. Показано, що пік виробництва керамзиту припав на 80-ті роки минулого століття. Подано дані щодо вдосконалення нормативної бази, яка стосується виробництва керамзиту. Розкриті основні причини скорочення виробництва керамзиту та керамзитобетону.</p> <p>Подано результати розрахунків товщини стінових конструкції та порівняльний аналіз основних стінових матеріалів на відповідність нормативним вимогам термічного опору. Проаналізовано сучасні підходи прогнозування міцності керамзитобетону, розраховано коефіцієнт конструктивної якості керамзитобетону. Наведені основні напрямки покращення якості керамзитового гравію. Охарактеризовано порівняльні теплофізичні властивості деяких стінових матеріалів для забезпечення термічного опору відповідно до нормативних вимог. Визначені основні підходи до переробки будівельних відходів. Науково обґрунтовано технологічні можливості рециклінгу будівельних відходів та можливості їх використання у виробництві будівельних матеріалів.</p> В. Р. Сердюк ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2224 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ЗАСТОСУВАННЯ БАРОМЕМБРАННИХ МЕТОДІВ В ПРОЦЕСІ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ ВІД ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2225 <p>Забруднення природних водойм іонами важких металів є доволі гострою проблемою, незважаючи на значні науково-технічні досягнення в галузі природних і стічних вод. Серед відомих способів очищення води, в якій важкі метали містяться в мікроорганізмах, найбільший інтерес викликають способи з мембранним очищенням. Досліджено процеси мембранного очищення води від іонів важких металів з сильно розбавлених розчинів. Показано, що продуктивність нанофільтраційної мембрани ОПМН-П в процесі фільтрування сильно розбавлених розчинів сульфату кадмію залежить від робочого тиску і є близькою до показників, отриманих з використанням дистильованої води. Встановлено на прикладі виділення іонів міді, кадмію і свинцю за концентрацій ~ 0,1 мг/дм<sup>3</sup>, що селективність мембрани дуже низька і не перевищує 10&nbsp;%. З використанням комплексонів у деяких випадках селективність мембрани досягала 100&nbsp;% зі зниженням вихідної концентрації іонів металів до 10<sup>-8</sup> мг/дм<sup>3</sup>. При цьому іони металів накопичувалися в концентратах в еквівалентних кількостях. З використанням Трилону Б, селективність іонів міді на перших стадіях зростає до 69...77&nbsp;%. З використанням ОЕДФК селективність досягає 100&nbsp;% протягом всього процесу фільтрації. Використовуючи як комплексон НТМФК, за концентрацій міді 10<sup>-3</sup>...10<sup>-7</sup> мг/дм<sup>3</sup> досягнуто повне видалення міді з води з концентраціями по НТМФК 25...50 мг/дм<sup>3</sup>. За вмістом НТМФК 10 мг/дм<sup>3</sup> селективність міді досягла 26&nbsp;%. В процесі очищення води від кадмію менш ефективне використання композиції Aкватону і ДДТН та нульової селективності з використанням НТМФК. Водночас ОЕДФК забезпечував повне утримання кадмію. Використання цих комплексних речовин неефективне для виведення іонів свинцю Pb<sup>2</sup>+ з води. Для фільтрування суспензій карбонату кальцію разом з карбонатом свинцю його видаляють з води, використовуючи мембрану OПМН-П.</p> М. Д. Гомеля, В. П. Іванова, І. М. Трус ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2225 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ОПТИМІЗАЦІЇ ПРОЦЕСУ ГЕНЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В МЕРЕЖУ НА ФОТОЕЛЕКТРИЧНІЙ СТАНЦІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ АПАРАТУ НЕЧІТКИХ МНОЖИН https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2226 <p>Запропоновано математичну модель оптимізації процесу перетворення енергії фотоелектричної станції. Оскільки фотоелектричні станції є нестабільним джерелом енергії, в процесі експлуатації, відповідно до прогнозованого графіка генерування, можуть виникати провали генерування або перегенерування, що є похибкою генерування, обумовленою ймовірнісним характером кліматичних факторів, оскільки погодні умови суттєво впливають на генерування фотоелектричних станцій. Тому виникає необхідність оптимізації роботи фотоелектричних станцій під час передачі електричної енергії в мережу. Встановлено, що для реалізації математичної моделі оптимізації роботи нестабільних джерел електроенергії, зокрема фотоелектричних станції, підходить математичний апарат нечітких множин. В результаті синтезовано математичну модель оптимізації роботи фотоелектричних станцій, реалізовану з використанням математичного апарату нечітких множин. Застосування математичної моделі дозволяє враховувати вплив навколишнього середовища та розподільних електричних мереж на роботу фотоелектричних станцій в процесі генерування та передачі електричної енергії в мережу. Для забезпечення максимального відбору згенерованої енергії фотоелектричної станції та для уникнення аварійної ситуації, у разі виникнення перенапруги в локальній мережі, проведено аналіз факторів, які впливають на перетворення енергії на фотоелектричній станції та які є визначальними в процесі її передачі в мережу. На основі лінгвістичної оцінки факторів впливу на роботу фотоелектричної станції сформовано базу знань та нечіткі логічні рівняння для знаходження вагових коефіцієнтів. На основі отриманих рівнянь розроблено та відлагоджено комп’ютерну модель нечіткого регулятора за допомогою бібліотеки пакету прикладних програм Matlab Fuzzy Logic Toolbox. В результаті моделювання зміни вхідних величин, які характеризують фактори впливу на роботу фотоелектричної станції, на виході регулятора визначається коефіцієнт регулювання, який в подальшому необхідно використовувати для регулювання інвертора під час генерування електричної енергії у мережу.</p> П. Д. Лежнюк, А. А. Бартецький, І. А. Бартецька ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2226 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ЗАКОН ПЕРЕТВОРЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ РЯДУ ФУР’Є ПРИ ВІДОБРАЖЕННІ НЕПЕРЕРВНОЇ ФУНКЦІЇ В РОЗРИВНУ ПЕРШОГО РОДУ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2227 <p>Досліджено окремі властивості нескінченновимірного лінійного гільбертового простору 2π-пері­о­дичних функцій, побудованого над множиною дійсних чисел, із заданим в ньому скалярним добутком двох функцій. У зв’язку з цим, визначено закон перетворення коефіцієнтів тригонометричного ряду Фур’є при трансформації неперервної на періоді функції в розривну першого роду. Для розв’язання поставленої задачі використано окремі класичні положення математичного та функціонального аналізів. В процесі розв’язання задачі доведено, що зазначений математичний закон має складну структуру і є композицією двох множинних законів відображення. Для розкриття першого закону здійснено альтернативне розкладання розривної функції в тригонометричний ряд Фур’є з використанням базису, де за орти слугують розривні тригонометричні функції з ортогонального базису вихідної неперервної функції. Бієктивне зіставлення сформованих особливим чином підмножин з множини отриманих за такого підходу коефіцієнтів Фур’є з коефіцієнтами Фур’є, визначеними для тієї ж розривної функції, але в традиційний спосіб, дозволив аналітично розкрити і другий із законів відображення. Для зручності сприйняття інтерпретацію кожного з математичних законів відображення та їх композицію представлено не тільки в аналітичній, але і в графічній формах подання. Зазначена математична задача постає і потребує свого розв’язання насамперед під час проведення спектрального аналізу періодичного руху континуальних фізичних і технічних динамічних систем при перериванні та дискретизації їхнього руху в просторі та часі. Отримані розв’язки виявляють себе як математичні моделі, які дозволяють перетворювати параметри неперервного руху в перервний без здійснення операції інтегрування, тобто у прямий спосіб, що є перевагою запропонованого підходу порівняно з вже відомими. Самі ж математичні моделі на сьогодні є затребуваними в численних додатках та інноваціях не тільки інформаційних, але і, головним чином, силових технічних систем довільної фізичної природи, що незаперечно свідчить про актуальність розв’язуваної задачі та її практичну доцільність.</p> <p>&nbsp;</p> Ю. Г. Ведміцький ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2227 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА КОГЕНЕРАЦІЙНИХ УСТАНОВОК НА БІОПАЛИВІ, ЩО ПРАЦЮЮТЬ В БАЗОВОМУ ТА ВІДМІННИХ ВІД БАЗОВОГО РЕЖИМІВ НАВАНТАЖЕННЯ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2228 <p>Оцінено ефективність роботи когенераційних установок на біопаливі в базовому та відмінних від базового режимах роботи. Когенераційні установки з поршневими та газотурбінними двигунами і з теплообмінниками підігріву води вихлопними газами мають ККД використання палива більше 90&nbsp;%. Двигуни цих установок працюють на проблемних для України рідких та газоподібних паливах, і тому, обсяги використання біодизеля та біогазу для них збільшуються. Існуючі системи теплоенергопостачання (СТЕП) працюють як в базовому режимі так і зі змінними графіками навантажень.</p> <p>Оцінювання ефективності здійснювалась за допомогою методу системного аналізу.</p> <p>Розглянуто районну водогрійну котельню з постійним протягом року навантаженням гарячого водопостачання, яке складає 20 МВт. Електроенергія на власні потреби котельні береться з електромережі. В котельні пропонується встановити теплонасосну установку (ТНУ) з приводом компресора від когенераційних поршневих або газотурбінних двигунів. Метод системного аналізу показав, що застосування когенераційних двигунів в водогрійній котельні з постійним тепловим навантаженням є доцільним.</p> <p>Також розглянуто <em>ефективність когенераційних установок за змінних режимів роботи на прикладі СТЕП підприємства.</em> Теплове навантаження підприємства (3 МВт) забезпечує водогрійна котельня на газовому паливі. Електроенергетичні потреби забезпечує електрична мережа. Максимальна споживана електрична потужність підприємства складає 4,3 МВт. Підприємство працює 6500 годин в рік<strong> за </strong>відносних електричних навантажень. Виконані розрахунки показали недоцільність заміни існуючої СТЕП когенераційними двигунами. Причинами цього є: додаткові експлуатаційні затрати, зменшення ККД двигунів зі зменшенням навантаження; висока вартість двигунів.</p> О. М. Головченко, О. М. Нанака ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2228 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 АВТОМАТИЗАЦІЯ АНАЛІЗУ ТЕПЛОВОГО СТАНУ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2229 <p>Розглянуто основні проблеми, що виникають під час аналізу теплового стану електрообладнання 0,4...750 кВ та запропоновані загальні підходи до побудови автоматизованої підсистеми аналізу теплового стану електрообладнання. Розвиток ефективної системи діагностики та прийняття рішення щодо доцільності подальшої експлуатації електроустаткування є актуальним, враховуючи значний термін служби більшості електричного обладнання електростанцій та підстанцій України. Система діагностики повинна мати можливість автоматичного або автоматизованого збору та обробки результатів періодичних електричних випробувань та вимірювань, контролю рівня часткових розрядів, контролю рівня вільних газів, розчинених в трансформаторному маслі, контролю за тепловим станом електричного обладнання; отримувати дані про режим навантаження контрольованого обладнання, погодні умови, паспортні дані обладнання; містити бази знань та алгоритми для аналізу даних поточних вимірювань контрольованих параметрів та набору значень вимірювань для комплексного визначення технічного стану обладнання. Рекомендується використовувати порівняння температури елементів електричного обладнання, представленого у відносних одиницях, для порівняння результатів теплових обстежень, які проводились в різних умовах навколишнього середовища та в різні сезони. Як базову температуру пропонується використовувати: для потужного маслонаповненого електрообладнаня (силових трансформаторів, автотрансформаторів, реакторів) максимальну температуру, визначену термодатчиками, що встановлені до найгарячішої точки обладнання, а для електрообладнання з фарфоровою ізоляцією та малопотужного силового маслонаповненого обладнання — температуру навколишнього середовища на момент вимірювання.</p> В. М. Кутін, О. О. Шпачук, М. В. Нікітчук, В. М. Світко ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2229 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ШВИДКЕ ЗАРЯДЖАННЯ КОНДЕНСАТОРА ЛАНКИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ В АВТОНОМНІЙ СИСТЕМІ З ВЕКТОРНО КЕРОВАНИМ АСИНХРОННИМ ГЕНЕРАТОРОМ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2230 <p>Для системи векторного керування струмами статора асинхронного генератора з непрямою орієнтацією за вектором потокозчеплення ротора запропоновано алгоритм швидкого заряджання конденсатора в ланці постійного струму. Цей алгоритм забезпечує роботу асинхронного генератора з максимальною вихідною потужністю протягом всього часу заряджання конденсатора в ланці постійного струму. Отримана залежність дозволяє визначити завдання для моментної компоненти струму асинхронного генератора, яка забезпечить мінімальний час заряджання конденсатора в ланці постійного струму не порушуючи фізику роботи асинхронного генератора.</p> <p>Виконано порівняльне дослідження швидкості заряджання конденсатора в ланці постійного струму у разі використання запропонованого та стандартного алгоритмів. В стандартному алгоритмі заряджання конденсатора в ланці постійного струму здійснюється шляхом відпрацювання заданої траєкторії напруги з обмеженою першою похідною. Дослідження виконано методом математичного моделювання з використанням повної динамічної моделі асинхронного генератора за непрямого векторного керування з пропорційно-інтегральний регулятором напруги. Тестування швидкості заряджання виконано для асинхронної машини потужністю 5.5 кВт з номінальною швидкістю 1430 об/хв на двох швидкостях: синхронній швидкості (150 рад/с) і половині синхронної швидкості (75 рад/с).</p> <p>Результати дослідження показали, що запропонований алгоритм підтримує оптимальне значення моментної компоненти струму асинхронного генератора під час всього процесу заряджання. Цим він забезпечує роботу асинхронного генератора з максимальною потужністю і дозволяє скоротити час заряджання більше ніж на 30&nbsp;%, у порівнянні зі стандартним алгоритмом, який використовує фіксовану швидкість наростання напруги в ланці постійного струму.</p> <p>Слід зазначити, що пікові максимальні значення струмів, які виникають підчас всього процесу заряджання, рівні для обох алгоритмів. Впровадження запропонованого алгоритму в системах керування автономного генератора зменшить час запуску резервних енергетичних систем, який є важливою характеристикою таких систем.</p> С. В. Король, И. В. Кривошея, К. О. Гайдар ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2230 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ТЕСТУВАННЯ СИСТЕМИ РОБАСТНОГО ВЕКТОРНОГО КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМ ГЕНЕРАТОРОМ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2231 <p>Подано результати повномасштабного порівняльного експериментального тестування алгоритмів непрямого векторного керування асинхронним генератором, робастного до варіацій активного опору ротора та стандартного векторного керування з пропорційно-інтегральним регулятором напруги у ланці постійного струму. Проаналізовано результати досліджень властивостей робастності алгоритму векторного керування асинхронного генератора, що забезпечує локальне асимптотичне відпрацювання заданих траєкторій напруги ланки постійного струму та модуля вектора потокозчеплення ротора.</p> <p>Експериментальне тестування проводилося на станції швидкого прототипного тестування алгоритмів керування. Вимірювання струмів виконувалося за допомогою двох давачів струму, принцип роботи яких оснований на ефекті Хола. Швидкість вимірювалася імпульсним давачем, що має роздільну здатність 1024 імпульси на оберт. Дослідження алгоритмів відбувалося за однакових налаштувань контурів регулювання струму.</p> <p>Порівнюючи перехідні процеси, виявлено, що розроблений алгоритм непрямого векторного керування напругою ланки постійного струму та модулем вектора потокозчеплення ротора забезпечує властивості робастності до варіацій активного опору ротора. Подані результати порівняльного тестування двох алгоритмів непрямого векторного керування асинхронного генератора: стандартного з пропорційно-інтегральним регулятором напруги в ланці постійного струму та робастного до варіацій активного опору ротора. Експериментально показано, що на відміну від стандартного алгоритму, розроблений авторами алгоритм векторного керування асинхронним генератором забезпечує стабілізацію показників якості регулювання потокозчеплення та напруги ланки постійного струму, а також показників енергетичної ефективності, в умовах варіацій активного опору роторного кола.</p> С. М. Пересада, С. М. Ковбаса, М. М. Желінський ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2231 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 КІЛЬКІСНА ОЦІНКА СТІЙКОСТІ СИСТЕМИ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ЗА НАПРУГОЮ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2232 <p>Розвиток і впровадження швидкісного руху вимагає зміни підходів до модернізації системи тягового електропостачання, оскільки застосовувана система тягового електропостачання постійного струму не завжди може забезпечити передачу електроенергії необхідної потужності і якості. До обмежень, що виникають, відносяться зниження напруги на струмоприймачах електровоза нижче допустимого для нормальної експлуатації значення і нагрів проводів контактної мережі, що зумовлює втрату їх механічної міцності. Процес електроспоживання в тяговій мережі відбувається під впливом різнорідних збурень: зміни режимів роботи електрорухомого складу в залежності від особливостей графіка руху поїздів, профілю колії і наявних обмежень, короткочасних відривів струмоприймачів і різного роду перехідних процесів, тому режим напруги в тяговій мережі під впливом цих збурень має нестаціонарний коливальний характер з різкими змінами напруги, які можуть призвести до зниження стійкості взаємодії системи тягового електропостачання та електрорухомого складу. За наявності таких важкоконтрольованих факторів система може виходити на межу стійкості з різними значеннями параметрів, що впливають. Для оцінки запасу стійкості в вузлах навантаження енергосистем використовуються коефіцієнти запасу за напругою, так як напруга на шинах є основним контрольованим параметром для живлячих розподільних підстанцій. Саме такий підхід, із застосуванням практичних критеріїв стійкості за напругою, і був застосований в цій роботі. Результати розрахунків критеріїв стійкості за напругою при функціонуванні системи тягового електропостачання на реальній ділянці електрифікованої залізниці дозволили встановити статичну нестійкість за напругою в окремих перетинах тягової мережі. Звідси випливає, що існуючі схеми живлення не дозволяють витримувати необхідний режим напруги в тяговій мережі і забезпечувати необхідну стійкість за напругою при швидкісному русі, що зумовлює необхідність переходу до нових схемним рішень систем тягового електропостачання.</p> В. Г. Сиченко, А. В. Рогоза, М. М. Пулін ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2232 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ПРО СУЧАСНІ МЕТОДИ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВОЇ ДИНАМІКИ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2233 <p>Задачі чисельного моделювання гетерогенних динамічних систем на сьогодні дуже актуальні, оскільки вони дозволяють спостерігати еволюційні закономірності таких систем у режимі реального часу, особливо якщо йдеться про проблеми з нелінійними параметрами матеріалів, складними граничними та початковими умовами, фазовими переходами з рухомими межами тощо. У переважній більшості таких випадків практично неможливо отримати аналітичні розв’язки, а численні методи розв’язання класичних задач можуть бути нестабільними. Класична модель фізичних процесів ґрунтується на диференціальних рівняннях, але практичне їх застосування не дозволяє отримувати прийнятні результати. У реальних практичних завданнях аналітичні розв’язки часто отримуються в найпростіших випадках з обмеженнями та припущеннями. У зв’язку з цим в останні роки стають популярнішими альтернативні підходи. Широко використовуються імітаційні або агентні моделі, де для кожного агента можна створити свої власні правила поведінки. Метод клітинних автоматів (КА) є одним з таких підходів моделювання. Він забезпечує не тільки опис фізичних властивостей матеріалу, але також може описати зміни на мікрорівні. Зокрема, процеси теплопередачі природно апроксимуються неперервними моделями клітинних автоматів. Створення якісної моделі процесу для проведення обчислювальних експериментів дозволяє спрогнозувати властивості отриманого матеріалу.</p> <p>Клітинні автомати найефективніше використовуються для опису поведінки системи, колективна поведінка якої визначається локальною поведінкою її складових елементів, коли система є дуже неоднорідною, а усереднення змінних по всій системі навряд чи може відображати її стан адекватно в цілому. Тому для моделювання процесу плавлення, що супроводжується фазовим переходом першого роду, вибрано метод клітинних автоматів.</p> <p>Розглянуто питанням використання клітинно-автоматної моделі для дослідження деяких базових фізичних процесів. На прикладі моделювання процесів переносу тепла розглянуті основні підходи і загальна методологія розробки клітинно-автоматних моделей. Показано, що ці моделі можуть стати альтернативою використанню класичних диференціальних рівнянь. Доведено, що модель у вигляді системи клітинних автоматів є досить зручним інструментальним засобом для дослідження нелінійних задач теплопереносу і може описувати досить складну поведінку системи, незважаючи на простоту її опису. Розглянуто типові задачі теорії теплопровідності та їх розв’язання методом клітинних автоматів. Здійснено аналіз точності обчислень КА-методом. Проведене порівняння швидкості обчислень для задачі Стефана за допомогою КА-методу та відомих сіткових методів.</p> Л. М. Шумиляк, В. В. В. Жихаревич, С. Е. Остапов ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2233 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ЕКВІВАЛЕНТУВАННЯ МОДЕЛЕЙ МІНІМАЛЬНО-ФАЗОВИХ ЛІНІЙНИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ З ПІД-РЕГУЛЯТОРАМИ В КЛАСІ НЕМІНІМАЛЬНО-ФАЗОВИХ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2234 <p>Для замкнутих систем автоматичного керування лінійними мінімально-фазовими динамічними об’єктами з ПІД-регуляторами, процеси в яких описуються математичними моделями у вигляді звичайних лінійних диференціальних рівнянь високого порядку, запропоновано метод синтезу математичних моделей у вигляді диференціальних рівнянь не вище другого порядку в класі немінімально-фазових, тобто, у вигляді диференціальних моделей не вище другого порядку з аргументом, який запізнюється на певний час в процесі проходженні сигналу зі входу системи на вихід.</p> <p>Запропоновано також метод ідентифікації еквівалентних моделей, в основу якого покладене занурення математичних моделей, визначених на часовій осі, в частотну область.</p> <p>Для побудови розрахункових співвідношень запропонованого методу ідентифікації еквівалентних моделей використано частотні характеристики.</p> <p>В якості критерію оптимізації параметрів еквівалентних моделей використано критерій найменших квадратів.</p> <p>В якості головного обмеження у розв’язанні задачі пошуку оптимальних значень параметрів еквівалентних моделей використано рівність критичної частоти еквівалентної системи та системи, що еквівалентується, оскільки саме значенням критичної частоти визначається здатність лінійної динамічної системи зберігати чи втрачати стійкість при її замиканні одиничним негативним зворотним зв’язком, а тому при еквівалентуванні необхідно для еквівалентної моделі встановлювати те ж значення критичної частоти, яке має реальна динамічна система, еквівалентна математична модель якої синтезується.</p> Б. І. Мокін, В. Б. Мокін, О. Б. Мокін, І. О. Чернова ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2234 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 МЕТОД ПРОЕКТУВАННЯ КОГНІТИВНОЇ КАРТИ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ПРОФОРІЄНТАЦІЙНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ЗВО https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2238 <p>&nbsp;Розглянуто проблему оптимізації поведінки складної системи, в якій спостережувані чинники (показники, змінні) не є керованими і навпаки. Зазначено, що така ситуація має місце щодо оптимізації профорієнтаційної діяльності закладу вищої освіти (ЗВО), спрямованої на збільшення кількості здобувачів освітнього ступеня бакалавра, оскільки впливати ЗВО може тільки на свою діяльність, а вибір конкретного ЗВО та його пріоритету під час вступної компанії абітурієнт робить самостійно. Запропоновано новий метод проектування когнітивної карти із забезпеченням когнітивного консонансу між керованими та спостережуваними вершинами, який дозволяє ідентифікувати ваги дуг такої кар­ти з максимальним використанням усієї наявної інформації з результатів опитувань першокурсників як для дуг спостережуваних вершин, так і дуг керованих та інших вершин. Відповідно до фундаментальної ідеї методу, кожному спостережуваному показнику ставиться у відповідність керований. Показники пов’язані між собою комплексом дуг, спрямованість та ваги яких визначаються за експертними оцінками та аналітично. Продемонстровано працездатність розробленого методу на задачі побудови когнітивної карти для задачі оптимізації профорієнтаційної діяльності ЗВО. Працездатність методу підтверджена тим, що побудована когнітивна карта виявилась стійкою, тобто її дійсно можна використовувати для задач когнітивного моделювання. Аналіз вершин та опису і значень ваг дозволив сформувати комплекс рекомендацій щодо пріоритетної діяльності ЗВО, спрямованої на оптимізацію його основних показників щодо підсилення кадрового та матеріально-технічного потенціалу закладу, міжнародної діяльності, співпраці з роботодавцями і працевлаштування випускників, роботи зі школярами, випускниками та інформування про свою діяльність у ЗМІ та соцмережах тощо.</p> В. Б. Мокін, О. В. Бурдейна, К. О. Коваль, А. Р. Ящолт ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2238 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ СІРКИ В ВУГЛЕВОДНЕВИХ ПАЛИВАХ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2239 <p>Стратегія розвитку нафтопереробної і нафтохімічної промисловості передбачає підвищення якості нафтопродуктів з доведенням його до світових стандартів. Одним з елементів, який є природним компонентом в вуглеводневих паливах і негативно впливає на якість нафтопродуктів, є сірка. Сполуки сірки надають нафтопродуктам неприємний запах, викликають корозію обладнання. Під час горіння нафтопродуктів виділяються оксиди сірки, що забруднюють атмосферу. Для збереження чи підвищення якості навколишнього повітря встановлено граничні значення для концентрації діоксиду сірки, двоокису азоту та оксидів азоту, твердих частинок та свинцю, а також граничний поріг для концентрації діоксиду сірки та оксид азоту у навколишньому повітрі. В статті проведено огляд основних методів визначення сірки в вуглеводневих паливах, запропонована класифікація, в основу якої покладено чотири класифікаційні ознаки: по типу підготовки зразка, по інформативному параметру, по типу детектування та по методам вимірювання. Розглянуто детально найпоширеніші методи. До них відносяться газова хроматографія, технологія свинцево-реактивного паперу, діодно-матрична спектрометрія, ультрафіолетова (УФ) спектрометрія, абсорбційний спектрометр на основі налаштовуваного діодного лазера (TDLAS), рентгеноспектральний аналіз, спектрометрія внутрірезонаторного спаду сигналу в часі (CRDS), титриметричний аналіз (титрування) та кондук­тометрія. Проведено порівняння методів за динамічним діапазоном аналітичного обладнання, пороговою чутливістю, повторюваністю та швидкістю аналізу. На основі цих даних визначено, що на сьогодні перспективними методами аналізу сірки є спектральні методи, які вирізняються високою точністю, чутливістю до вмісту дуже низьких концентрацій сірки, відтворюваністю результатів, можливістю одночасного визначення великого числа елементів в одному зразку. На сьогодні широкому використанню спектральних методів перешкоджає суттєва вартість та складність аналітичного обладнання та невеликий спектр існуючих приладів, але спектральні методи потрібно розвивати і на їх основі створювати нове обладнання.</p> Й. Й. Білинський, О. М. Сахно ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2239 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 ОСНОВИ ТЕОРІЇ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ВІДНОВЛЮВАЧІВ ДІАГНОСТИЧНОГО ТИПУ https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2240 <p>Розглянуто задачу проектування відновлювачів повноформатного вектора стану динамічної системи, функціонально стійкого до невизначених збурень на її вході. Показано, що діагностичний відновлювач і повномасштабний відновлювач вектору стану — поняття близькі, однак не повністю еквівалентні. У цьому можна переконатися, розглядаючи первинний різницевий сигнал, який утворюється шляхом порівняння виходів реального діючого об’єкта і його математичної моделі. Вихідний сигнал математичної моделі є всього лише оцінкою виходу реального об’єкта, формування якої визначається кількістю і якістю доступної апріорної інформації. В ідеальному випадку, за відсутності дестабілізувальних факторів, абсолютна адекватність математичної моделі реальному об’єкту гарантує нульовий сигнал помилки. У дійсності, врахувати в математичній моделі всі дестабілізуючі фактори неможливо, а іноді й немає потреби, оскільки отримана в такий спосіб модель буде занадто складною й малопродуктивною. На практиці, фактичний різницевий сигнал є досить повільним фізичним процесом, що коливається навколо нульового рівня. У ньому віддзеркалюються всі фактори, які не враховані в математичній моделі, у тому числі: непередбачувані збурювання й несправності, ефекти від помилок моделювання, використання моделей заниженого порядку, флуктуації параметрів системи, нестабільності робочої точки, невраховані або лінеарізовані нелінійні залежності, організовані або природні перешкоди, шуми тощо. При розв’язанні задачі виявлення й локалізації несправностей різницевий сигнал доцільно зробити чутливим лише до заданого переліку типу несправностей (сигнатур), а також, потрібно позбутися фону, створюваного побічними дестабілізуючими факторами, що не становлять інтерес. Отже, різницевий сигнал повинен бути підданий попередній обробці. У роботі розглядаються структура диференціального сигналу з докладним аналізом його спектральних складових.</p> <p>На основі проведеного аналізу зроблені висновки: відновлювач стану виконує фільтрацію шумів у неявній формі, оскільки завдання його математичної моделі в змінних стану автоматично формує відповідну частотну характеристику; вибірковість відновлювача до певного типу несправностей забезпечується математичною моделлю каналу поширення несправності від невизначеного входу до виходу об’єкта контролю в припущенні, що матриця розподілу несправностей задана апріорі; відновлювач вектора стану у формі Луенбергера буде відповідати вимогам до систем виявлення й локалізації несправностей, якщо первинний різницевий сигнал певною мірою ізолювати від результату сукупного впливу дестабілізуючих факторів. Розглянуто математичний апарат відновлювачів повного порядку для стаціонарних лінійних динамічних систем, у яких системні невизначеності інтерпретуються як невідомі збурювання й у математичній моделі представляються як додаткові некеровані входи. Сформульовані й доведені умови існування таких спостерігачів. Дані рекомендації щодо порядку проектування й аналізуються особливі випадки. Незважаючи на те, що розгляд проблеми обмежено системами безперервного часу, їх результати досить легко можна перенести на дискретні системи.</p> А. Ю. Воловик, В. М. Кичак ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2240 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300 НАВЧАЛЬНА СИСТЕМА ДЛЯ ПІДГОТОВКИ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРСОНАЛУ ТЕС І АЕС https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2241 <p>Серед існуючих навчальних систем для забезпечення необхідного рівня кваліфікації оперативного персоналу електростанцій не вистачає навчальних систем для оперативного управління електричною частиною енергоблоків теплових та атомних електростанцій.</p> <p>Розроблена система навчання для підготовки оперативного персоналу теплових та атомних електростанцій реалізована на персональному комп'ютері. Вона включає в себе підсистему управління, контролю та сигналізації, технологічну підсистему та підсистему навчання. Режими самонавчання, демонстрації та контролю знань реалізуються в підсистемі навчання. Режим контролю передбачає виконання вправи за заданим сценарієм. Час вправи обмежений. Кількість помилок також обмежена. Є можливість звернутися за допомогою до системи навчання.</p> <p>Розглянуто особливості оцінювання системою навчання знань оперативного персоналу електричної частини енергоблока електростанції. Алгоритм оцінювання знань забезпечує контроль дій, які не передбачені сценарієм, багаторазово виконуваних дій, а також дій, які приводять до спрацьовування релейного захисту.</p> <p><em>Навчання закінчується протоколом, який дає загальну оцінку та результати виконаної вправи, а саме список правильно виконаних дій, не виконаних дій, вказує на отримані та втрачені бали для кожної дії, втрачені бали за користування допомогою тощо.</em></p> <p>Запропонована система навчання дозволяє об’єктивно оцінити навички та знання оперативного персоналу електричної частини енергоблока теплових та атомних електростанцій. Розроблена система навчання дозволяє підвищити якість підготовки операторів енергоблоків.</p> П. М. Баран, В. П. Кідиба, Я. Д. Пришляк ##submission.copyrightStatement## https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2241 Thu, 28 Jun 2018 00:00:00 +0300