Computational Problems Of Electrical Engineering. – 2016 – Vol. 6, No. 1

Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/35889

The scientific-technical journal

Computational Problems of Electrical Engineering = Обчислювальні проблеми електротехніки : the scientific-technical journal / Lviv Politechnic National University ; editor-in-chief Yuriy Bobalo. – Lviv : Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016. – Volume 6, number 1. – 79 р.

Browse

Now showing 1 - 10 of 10

Зміст до "Computational Problems of Electrical Engineering" Volume 6, number 1
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016)
Solving inverse problems of dynamics of non-linear objectswith the use of Volterra series
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Ivanyuk, Vitaliy; Ponedilok, Vadym; Sterten, Jo
The article deals with the method of resolving inverse problems of dynamics of nonlinear dynamical objects described by the Volterra series. As an example the case of the Volterra series with two members has been considered. The proposed approach is based on the quadrature method. As a result the methods of resolving of Volterra polynominal integral equation of the first kind and second degree based on the left rectangle method and trapezoidal method were developed. Based on the offered approach, the software for restoration of signals of nonlinear dynamical objects was developed in the Matlab environment. The effectiveness of the means has been investigated in the course of the series of computing experiments including the possibility of their application while noise is superimposed on the input signal. Computational errors significantly depend on the type of the input signal, in particular for smooth signals the errors vary from 1 % to 5 % and with 10 % of superimposednoise – to 15 %. Thus, the results of computing experiments have shown that the proposed method can be effectively used in the restoration of input signals of nonlinear dynamical systems described by the integro-power Volterra series with two members. Розглянуто метод розв’язування обернених задач динаміки нелінійних динамічних об’єктів, які описуються рядами Вольтерри. Як приклад розглянуто випадок ряду Вольтерри з двома членами. Запропонований підхід ґрунтується на квадратурному методі. У результаті розроблено методи розв’язування поліноміальних інтегральних рівнянь Вольтерри І роду 2-го степеня на основі методу лівих прямокутників та методу трапецій. На основі запропонованого підходу розроблено програмні засобив середовищі Matlab для відновлення сигналів нелінійних динамічних об’єктів. Ефективність засобів досліджено на ряді обчислювальних експериментів, зокрема досліджувалась можливість їх застосування в разі накладання шуму на Розглянуто метод розв’язування обернених задач динаміки нелінійних динамічних об’єктів, які описуються рядами Вольтерри. Як приклад розглянуто випадок ряду Вольтерри з двома членами. Запропонований підхід ґрунтується на квадратурному методі. У результаті розроблено методи розв’язування поліноміальних інтегральних рівнянь Вольтерри І роду 2-го степеня на основі методу лівих прямокутників та методу трапецій. На основі запропонованого підходу розроблено програмні засобив середовищі Matlab для відновлення сигналів нелінійних динамічних об’єктів. Ефективність засобів досліджено на ряді обчислювальних експериментів, зокрема досліджувалась можливість їх застосування в разі накладання шуму на вхідний сигнал. Похибки обчислень значною мірою залежать від типу вхідного сигналу, зокрема для гладких сигналів похибки коливаються від 1 % до 5 %, а із накладанням 10% шуму– до 15 %. Отже, результати обчислювальних експериментів показали, що запропонований метод можна ефективно використовувати для відновлення вхідних сигналів нелінійних динамічних систем, які описуються інтегростепеневим рядом Вольтерри із двома членами.
Effect of sucker-rod pumping unit walking beam oscillation frequency on asynchronous electric drive
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Malyar, Andriy; Kaluzhnyi, Bohdan; Andreishyn, Andriy; Molnar, Kristian
The process of oil extraction requires continuous monitoring of oil wells operation. To improve the efficiency of oil wells, it is necessary to set the optimal mode of oil pumping unit operation in which the rate of liquid pumping corresponds to that of its inflow. Many oil wells are strippers and therefore are operated intermittently. Application of automated control systems requires not only reliable data on the oilextraction equipment status, but also determination of restrictions which arise from the conditions of error-free performance of the electric drive system. This can only be done on the basis of mathematical modelling. The method and algorithm developed to compute operating modes of sucker-rod pumping units (SRPU) allow the walking beam oscillation frequency to be determined depending on the oil formation flow rate, as well as the restrictions regarding the range of its regulation defined by torque and heat overload of the motor. The computation algorithm is underlain by the fine mathematical models of the asynchronous motor (AM) and sucker rod pump, and the method of computation of periodic dependencies of the unit operating mode coordinates by solving a boundary-value problem. Процес нафтовидобутку нафти потребує постійного моніторингу роботи обладнання свердловин. Для підвищення ефективності роботи нафтових свердловин необхідно встановити оптимальний режим роботи нафтовидобувної установки, за якого відбір рідини відповідає її притоку. Значна кількість свердловин мають невеликий дебіт, а тому працюють у режимі періодичної експлуатації. Для застосування автоматизованих систем керування необхідно мати достовірну інформацію не тільки про стан нафтовидобувного обладнання, але й визначати обмеження, які витікають з умов надійної роботи системи електроприводу. Це можливо здійснити лише на основі математичного моделювання. Розроблений метод і алгоритм розрахунку режимів роботи штангових глибиннопомпомпових нафтовидобувних установок дає змогу визначати частоту гойдань балансира залежно від зміни дебіту пласта, а також обмеження щодо меж її регулювання, які визначаються перевантаженням двигуна за моментом та нагріванням. В основу алгоритму розрахунку покладено математичні моделі асинхронного двигуна і верстата-гойдалки високого рівня адекватності і метод розрахунку періодичних залежностей координат режиму роботи установки на основі розв’язування крайової задачі.
Multi-agent based formalization of electric power distribution system design process
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Parfenyuk, Andriy; Gogolyuk, Petro; Grinberg, Ilya
This paper is concerned with the conceptual basis of multi-agent based formalization of the process of electric power distribution system design. A choice of a multi-agent software architecture is made, the interface protocols and approaches to the coordination of intellectual agents are described. Based on the ontological approach, a multi-aspect information model of electric power distribution systems has been formed. The program implementation of iCAD software for electric power distribution systems has been performed. Викладено концептуальні засади формалізації процесу проектування електропостачальних систем на засадах мультиагентного підходу. Вибрано архітектуру мультиагентного середовища, описано протоколи взаємодії та способи координації інтелектуальних агентів. На підставі онтологічного підходу сформовано мультиаспектну інформаційну модель електропостачальної системи. Здійснено програмну реалізацію інтелектуальної системи проектування електропостачальних систем.
Models describing the degradation of functional parameters of electronic devices based on the Weibull–Gnedenko distribution
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Borovikov, Sergei; Shneiderov, Evgeni; Burak, Irina
The authors offer the possibility for obtaining the mathematical model of degradation of a functional parameter in the form of conditional density of its distribution over a given operating time period on the basis of the 3-parametric Weibull–Gnedenko distribution. This model provides reliability prediction errors for samples of electronic devices smaller, than the errors after using the degradation model based on normal distribution of the functional parameter. Автори пропонують можливість отримання математичної моделі деградації функціонального параметра у вигляді умовної густини його 3-параметричного розподілу Вейбула–Гнеденка. Ця модель забезпечує похибку прогнозування надійності для зразків електронних приладів, яка є меншою, ніж похибки після використання моделі деградації на основі нормального розподілу функціонального параметра.
Effectiveness evaluation of discrete macromodelling to forecast power consumption of electric power system component elements
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Stakhiv, Petro; Kozak, Yuriy; Hoholyuk, Oksana
The paper is concerned with a method intended for forecasting electric power consumption using discrete macromodels of daily and annual electric power consumption of defined objects. The method provides the possibility of estimating qualitative characteristics of future electric power consumption based on known prior data. The procedure of development of a mathematical macromodel for the electric power consumption forecasting by using the evolution algorithms is described; it is based on the discrete autonomous macromodels in the form of state equations using “black box” approach. A discrete autonomous macromodel of annual power consumption of a real component element has been developed as a test example for the proposed technique. Effectiveness of the discrete equation apparatus application for power consumption forecasting of electric utilities has been evaluated. Запропоновано метод прогнозування добового та річного споживання електроенергії визначених об’єктів з використанням дискретних макромоделей, який дає змогу оцінювати динаміку споживання електричної енергії у майбутньому на основі відомих попередніх даних. Описано процедуру побудови моделі на основі дискретних автономних макромоделей у вигляді “чорної скриньки” для прогнозування енергоспоживання з використанням еволюційного підходу для конкретних об’єктів. Побудовано дискретну автономну макромодель річного енергоспоживання реального об’єкту за один рік як перевірку запропонованого підходу. Оцінено ефективність використання апарату дискретних рівнянь стану для прогнозування енергоспоживання об’єктів енергетики.
Approximation of equivalent source parameters change function by Franklin functions
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Zhuikov, Valery; Osypenko, Kateryna
A problem of approximation of the primary energy flow parameters change function by linear approximations to ensure a minimal error is considered in the paper. A representation of the parameters of voltage and internal resistance of equivalent generators of renewable sources as linear functions allows an increase in the level of energy transmitted to the load. To solve the problem set, it is proposed to approximate the primary energy flow parameters change function by the system of Franklin orthonormal functions. It is shown that applying the m-shift operation to the Franklin orthogonal functions minimizes the error and the number of approximating functions. Розглянуто проблему апроксимації функції зміни параметрів потоку первинної енергії лінійними наближеннями із забезпеченням мінімальної похибки наближення. Подано параметри напруги та внутрішнього опору еквівалентних генераторів відновлюваних джерел лінійними функціями, яке дає змогу підвищити рівень енергії, що передається в навантаження. Запропоновано вирішення сформульованої проблеми через наближення функції зміни параметрів потоку первинної енергії системою ортонормованих функцій Франкліна. Показано, що застосування операції m-зсуву до ортогональних функцій Франкліна дає можливість мінімізувати похибку та кількість апроксимувальних функцій.
Multi-modular optimization of information technologies
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Riznyk, Volodymyr
This paper involves a new conceptual methodology for improving the quality indices of vector information technologies (e.g. vector data coding) with respect to performance reliability, transmission speed, and functionality, using novel designs based on vector combinatorial configurations such as cyclic groups in extensions of Galois fields, difference sets and novel vector combinatorial constructions. Research into combinatorial structures of two- and higher dimensionality makes it possible to configure vector information systems based on the idea of an optimal placement of structural elements in the systems. These design techniques allow information to be presented, processed, transfered, and transmited as two- or multidimensional vector data flows with fewer base elementsю. The aim is to imploy the appropriate algebraic techniques to improve the technological efficiency making use of the applicable properties of interconnections of two- and multi-modular vector cyclic groups, and inter-convertible dimensionality of the vector information systems. The paper contains some examples of the minimization related to the optimal placement of structural elements in a spatially or temporarily distributed information system, including its application to the design of coded signals for communications and radar, and positioning the elements in antenna arrays. Розглянуто нову концепцію в методології покращення якісних показників векторних інформаційних технологій (наприклад, кодування векторних даних) стосовно надійності, швидкості пересилання даних та функціональних можливостей, використовуючи інноваційні розробки на основі векторних комбінаторних конфігурацій, таких як циклічні групи в розширених полях Ґалуа, різницеві множини та новітні векторні комбінаторні конструкції. Дослідження двовимірних та комбінаторних структур вищої розмірності дає змогу створювати векторні інформаційні системи на основі ідеї вигідного розміщення структурних елементів у цих системах. Цей метод проектування дає змогу представляти, опрацьовувати, перетворювати та пересилати інформацію у вигляді дво- або багатовимірних векторних потоків даних з меншою кількістю базових елементів, ніж тепер. Мета полягає у використанні відповідних алгебричних методів для покращення технологічної ефективності, використовуючи корисні властивості взаємозв’язків дво- й багатомодулярних векторних циклічних груп та здатність конвертування розмірності векторних інформаційних систем. Стаття містить кілька прикладів мінімізації, пов’язаних з оптимальним розміщенням структурних елементів у просторовій або часово розподіленій інформаційній системі, зокрема застосування для розроблення кодованих сигналів для зв’язку і радіолокаційних сигналів та розміщення елементів в антенних решітках.
Reduction of phase interactions in control processes of “arc steel-making furnace – power supply system” complex electrical technological system
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Lozynskyi, Оrest; Paranchuk, Yaroslav
In the article system engineering solutions for enhancing the single-phase autonomy of the processes of controlling the coordinates of electrical mode (EM) in an electrical mechanical sub-system of moving the electrodes of an electric arc steel-making furnace by including a cross-link compensator into its structure. The technique of the synthesis of transfer functions of the cross-link compensator in phase control channels are proposed and mathematical models of cross-link compensators for electric arc furnace EAF-3 (ukr. ДСП-3) are obtained. Запропоновано системотехнічні рішення для підвищенні пофазної автономності процесів регулювання координат електричного режиму в електромеханічній підсистемі переміщення електродів дугової сталеплавильної печі за допомогою під’єднана до її структури компенсатора перерехресних зв’язків. Запропоновано методику синтезу передавальних функцій компенсаторів перехресних зв’язків у фазних каналах регулювання та на основі результатів експерементальних досліджень отримано математичні моделі компенсаторів перехресних зв’язків для дугової печі типу ДСП-3.
Using genetic algorithms for modelling informational processes
(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2016) Boyko, Nataliya
In this article genetic algorithms are considered including their types and practical applications. The scientific works of domestic and foreign researchers have been studied. This article presents methods and examples of solving tasks of data mining for genetic algorithms. The description of main components of models of genetic algorithms is presented. A parallel between biological systems and systems aimed at solving technical problems is drawn. The review and analysis of approaches to modeling of information processes with the use of genetic algorithms is carried out. The basic principle of modeling information processes on the basis of the evolutionary approach is analyzed. The models of the evolutionary process of information system are selected. The article highlights the practical use of the principles of genetic algorithms as tools for solving classical optimization tasks. Problems that have arisen with popularizing the tools of genetic algorithms are described. Several tasks of functional optimization described in mathematical language are analyzed. Розглянуто поняття генетичних алгоритмів. Висвітлено практичні підходи та різновиди генетичних алгоритмів. Досліджено наукові роботи вітчизняних та зарубіжних дослідників. Наведено методи та приклади розв’язку задач дейтамайнінгу (data mining) для генетичних алгоритмів. Зазначено тезаурус основних складових моделей генетичних алгоритмів. Подано паралель між біологічними системами та системами, що спрямовані на вирішення технічних завдань. Проведено огляд та аналіз підходів до моделювання інформаційних процесів із використання генетичних алгоритмів. Проаналізовано базовий принцип моделювання інформаційних процесів на підставі еволюційного підходу. Виокремлено моделі еволюційного процесу інформаційної системи. Звернуто увагу на питання практичного застосування інструментарію генетичних алгоритмів для класичних задач оптимізації. Окреслено проблеми, що виникли з популяризацією інструментарію генетичних алгоритмів. Проаналізовано декілька завдань виду функціональної оптимізації, описаних математичними засобами.