Синтез системи управління синхронізацією суднових генераторних агрегатів

Автор(и)

  • Віталій Віталійович Будашко Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0003-4873-5236
  • Валерій Анатолійович Шевченко Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0003-3229-1909

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225517

Ключові слова:

технічна експлуатація, синхронізація, якість, система управління, математичне моделювання

Анотація

Статтю присвячено побудові принципів і синтезу системи ефективного управління процесами синхронізації генераторних агрегатів (ГА), що знаходяться у складі розподілених МП-систем управління складними судновими технічними системами і комплексами (СТС і К). Поставлені завдання синхронізації, побудовані моделі процесів, баз даних і визначені конфігурації систем. На основі використання результатних функцій визначені етапи розв'язку завдань управління синхронізацією припасуванням частоти у ієрархічній послідовності. Проведено аналіз функціонування елементів управління СТС і К, запропоновано використання інтегральних критеріїв оптимізації і принципів дуального управління. Показані практичні способи управління синхронізацією ГА. Розв’язано задачу швидкодіючого управління частотою синхронізованих об’єктів на основі принципів припасування. Це дозволило визначити з упередженням часу моменти включення ГА при детермінованій і стохастичній постановці завдання синхронізації. Наведені результати експериментальних досліджень процесів синхронізації ГА і доведена ефективність запропонованого управління ГА. Принципи побудови процедур управління складом ГА методом «жорстких» і «гнучких» порогів дозволили визначити критерії оптимізації та реалізувати закон управління, який задовільнив умові екстремуму, що є показником досяжності поставленої мети і враховує обмеження керуючих впливів. Розроблена система у класі адаптивних систем управління відбулася завдяки відповідної декомпозіції елементів системи поділенням завдання синхронізації на завдання швидкодії і завдання управління у затребуваних умовах. Наведені приклади процесів невдалої синхронізації з використанням стандартних алгоритмів управління синхронізатором і процесів вдалої синхронізації ГА – з використанням запропонованих алгоритмів дуального управління синхронізатором підтвердили достовірність основних отриманих наукових результатів.

Біографії авторів

Віталій Віталійович Будашко, Національний університет «Одеська морська академія»

Доктор технічних наук, доцент

Навчально-науковий інститут автоматики та електромеханіки

Валерій Анатолійович Шевченко, Національний університет «Одеська морська академія»

Кандидат технічних наук, доцент

Центр підготовки та атестації плавскладу

Посилання

  1. Boveri, A., Silvestro, F., Gualeni, P. (2016). Ship electrical load analysis and power generation optimisation to reduce operational costs. 2016 International Conference on Electrical Systems for Aircraft, Railway, Ship Propulsion and Road Vehicles & International Transportation Electrification Conference (ESARS-ITEC). doi: https://doi.org/10.1109/esars-itec.2016.7841422
  2. Shevchenko, V. A. (2018). Optimization of the process of automatic synchronization of ship diesel generators in the deterministic formulation of the problem. Automation of technological and business processes, 10 (4), 43–53. doi: https://doi.org/10.15673/atbp.v10i4.1233
  3. Pipchenko, A. N., Ponomarenko, V. V., Teplov, Yu. I., Shevchenko, V. A. (2019). Elektrooborudovanie, elektronnaya apparatura i sistemy upravleniya. Odessa: TES, 567.
  4. Carrión, M., Zárate-Miñano, R., Milano, F. (2020). Impact of off-nominal frequency values on the generation scheduling of small-size power systems. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 122, 106174. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020.106174
  5. Ghaedi, A., Golshan, M. E. H. (2021). Modified WLS three-phase state estimation formulation for fault analysis considering measurement and parameter errors. Electric Power Systems Research, 190, 106854. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2020.106854
  6. Xu, F., Yang, W., Li, H. (2020). Computation offloading algorithm for cloud robot based on improved game theory. Computers & Electrical Engineering, 87, 106764. doi: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2020.106764
  7. Heinrich, B., Krause, F., Schiller, A. (2019). Automated planning of process models: The construction of parallel splits and synchronizations. Decision Support Systems, 125, 113096. doi: https://doi.org/10.1016/j.dss.2019.113096
  8. Kumar, J., Kumpulainen, L., Kauhaniemi, K. (2019). Technical design aspects of harbour area grid for shore to ship power: State of the art and future solutions. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 104, 840–852. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2018.07.051
  9. Chen, H. (2020). Simulation Research on Ship Electric Propulsion Speed Regulation System Based on Variable Structure Control and FPGA. Microprocessors and Microsystems, 103588. doi: https://doi.org/10.1016/j.micpro.2020.103588
  10. Aiello, G., Giallanza, A., Vacante, S., Fasoli, S., Mascarella, G. (2020). Propulsion Monitoring System for Digitized Ship Management: Preliminary Results from a Case Study. Procedia Manufacturing, 42, 16–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.02.018
  11. Attia, A.-F., Sharaf, A. M. (2020). A robust FACTS based fuzzy control scheme for dynamic stabilization of generator station. Ain Shams Engineering Journal, 11 (3), 629–641. doi: https://doi.org/10.1016/j.asej.2019.11.004
  12. Emam, S. E. A. (2004). Automaic digital synchronization. International Conference on Electrical, Electronic and Computer Engineering, 2004. ICEEC ’04, 778–784. doi: https://doi.org/10.1109/iceec.2004.1374594
  13. Guzzella, L., Onder, C. H. (2010). Introduction to Modeling and Control of Internal Combustion Engine Systems. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-10775-7
  14. Mi, Y., Xu, Y., Lang, Z., Yang, X., Ge, X., Fu, Y., Jin, C. (2021). The frequency-voltage stability control for isolated wind-diesel hybrid power system. Electric Power Systems Research, 192, 106984. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2020.106984
  15. Myrhorod, V., Hvozdeva, I., Budashko, V. (2020). Multi-parameter Diagnostic Model of the Technical Conditions Changes of Ship Diesel Generator Sets. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240905
  16. Sadeghian, Z., Akbari, E., Nematzadeh, H. (2021). A hybrid feature selection method based on information theory and binary butterfly optimization algorithm. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 97, 104079. doi: https://doi.org/10.1016/j.engappai.2020.104079
  17. Shevchenko, V. A. (2018). Ships electrical power plant control system top level algorithm synthesis method and specifics. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia, 6 (247), 165–174.
  18. Boyko, A., Budashko, V., Yushkov, Y., Boyko, N. (2016). Synthesis and research of automatic balancing system of voltage converter fed induction motor currents. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (2 (79)), 22–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.60544
  19. Budashko, V., Shevchenko, V. (2018). Synthesis of the Management Strategy of the Ship Power Plant for the Combined Propulsion Complex. 2018 IEEE 5th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control (MSNMC). doi: https://doi.org/10.1109/msnmc.2018.8576266
  20. Budashko, V. (2020). Thrusters Physical Model Formalization With Regard to Situational and Identification Factors of Motion Modes. International Journal of Energy and Environment, 14, 5–8. doi: https://doi.org/10.46300/91012.2020.14.2
  21. Karatas, B. C., Sarkar, M., Jóhannsson, H., Nielsen, A. H., Sørensen, P. E. (2020). Voltage stability assessment accounting for current-limited converters. Electric Power Systems Research, 189, 106772. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2020.106772
  22. Kowalski, J., Krawczyk, B., Woźniak, M. (2017). Fault diagnosis of marine 4-stroke diesel engines using a one-vs-one extreme learning ensemble. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 57, 134–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.engappai.2016.10.015
  23. Luo, T., Zhang, L., Zhang, C., Ma, J., Xu, Z., Sun, X., Zhao, S. (2018). Role of water as the co-solvent in eco-friendly processing oil extraction: Optimization from experimental data and theoretical approaches. Chemical Engineering Science, 183, 275–287. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2018.03.015
  24. Motienko, A. (2020). Integration of information and communication system for public health data collection and intelligent transportation system in large city. Transportation Research Procedia, 50, 466–472. doi: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2020.10.055
  25. Nuchturee, C., Li, T., Xia, H. (2020). Energy efficiency of integrated electric propulsion for ships – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 134, 110145. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110145
  26. Pakshina, N. A., Pravdina, M. V., Koposov, A. S., Pakshin, P. V. (2017). Team Public Testing in Classroom Studies on Automatic Control Theory. IFAC-PapersOnLine, 50 (1), 13468–13473. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.2318
  27. Pipchenko, A. D., Shevchenko, V. A. (2018). Vessel heading robust automatic controller for varying conditions. Marine Intellectual Technologies, 4 (4 (42)), 208–214.
  28. Gaysarov, R. V. (2005). Rezhimy raboty elektrooborudovaniya elektricheskih stantsiy i podstantsiy: Chast' 1. Rezhimy raboty sinhronnyh generatorov i kompensatorov. Konspekt lektsiy. Chelyabinsk: Izd-vo YuUrGU, 42.
  29. Dorogan', O. I. (2013). Mikroprotsessornye sredstva upravleniya parallel'noy rabotoy dizel'-generatornyh agregatov. Mater. Vseukr. nauk.-tekhn. konf. z mizhnarodnoiu uchastiu. Mykolaiv, 3–7.
  30. Zaharchenko, V. N., Shevchenko, V. A. (2015). Reshenie zadach upravleniya sudovoy elektroenergeticheskoy ustanovkoy pri izmenenii nagruzki. Sudovye energeticheskie ustanovki, 36, 74–82.
  31. Kutyashova, A. Yu. (2011). Usovershenstvovanie sistem sbora i otobrazheniya informatsii na energoobektah. Sbornik dokl. 3-y vseross. konf. «Rekonstruktsiya energetiki – 2011». Moscow: OOO «Inteheko», 81–85.
  32. Pavlenko, М. А., Rudenko, V. N., Berdnik, P. G., Danyuk, Y. V. (2010). Systems of support of making a decision and task of their ergonometric planning. Military Technical Collection, 3, 3–7. doi: https://doi.org/10.33577/2312-4458.3.2010.3-7
  33. Pavlov, G. M., Merkur'ev, G. V. (2015). Avtomatika energosistem. NOU "Tsentr podgotovki kadrov energosistem". Sankt-Peterburg. Available at: https://rza.org.ua/down/open/Avtomatika-energosistem--G-M--Pavlov--G-V--Merkurev.html
  34. Dorohan’, O. I. (2013). Pat. No. 82745 UA. Functional structure of logical-dynamic synchronization process of generator and network. No. u201300569; declareted: 17.01.2013; published: 12.08.2013.
  35. Riabenkyi, V. M., Ushkarenko, O. O., Dorohan, O. I., Babak, V. I. (2013). Pat. No. 82749 UA. Method for conversion of analogue generator signal in logical-dynamic process of synchronization thereof with network. No. u201300575; declareted: 17.01.2013; published: 12.08.2013.
  36. Savenko, O. Ye. (2013). Optimization of the ship's power plant to improve the quality of electricity. Visnyk of Vinnytsia Polytechnical Institute, 6, 74–78.
  37. Savenko, O. Ye. (2011). Theoretical and experimental study of the multigenerating ship power system functioning. Visnyk of Vinnytsia Polytechnical Institute, 3, 58–62.
  38. Tykhonov, I. V., Davydov, V. S., Kucheruk, S. M., Bohomia, V. I. (2013). Osnovy teoriyi pokhybok vymiriuvan. Kyiv, 66.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-26

Як цитувати

Будашко, В. В., & Шевченко, В. А. (2021). Синтез системи управління синхронізацією суднових генераторних агрегатів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(2 (109), 45–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225517

Номер

Том 1 № 2 (109) (2021): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Віталій Віталійович Будашко, Валерій Анатолійович Шевченко

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.