EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Estimation of the minimum level of higher harmonics in the single-phase-to-ground fault current in compensated 6–10 kV networks
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Shamrai, A. E.; Isaiev, I. V.; Шамрай, А. Є.; Ісаєв, І. В.
EN: Purpose Development of a model for a compensated 6–10 kV network and a methodology for selecting its element parameters based on estimating the minimum level of higher harmonics in the single-phase-to-ground fault current.
Methodology. To estimate the minimum level of higher harmonics in single-phase-to-ground fault current currents, a generalized model of a compensated 6–10 kV cable network and its constituent elements, implemented in the Matlab system with the Simulink extension package, was used. The generalized model of the compensated 6–10 kV cable network and its element parameters were obtained based on a statistical analysis of data from the power supply systems of cities and industrial enterprises.
Findings. The main requirements for the equivalent calculation scheme of a 6–10 kV cable network for estimating the minimum level of higher harmonics in the single-phase-to-ground fault current were formulated, and the ranges of variation and average values of its parameters were determined. The developed mathematical model of the 6–10 kV cable network accounts for the main factors determining the minimum level of higher harmonics in the single-phase-toground fault current. Based on the results of computational experiments performed on the mathematical models of 6–10 kV cable networks, it was established that to ensure the required sensitivity, single-phase-to-ground fault protection devices based on the use of higher harmonics must have a primary pickup current of no more than 0.1A.
Originality. A model of a compensated 6–10 kV network was developed, which allows clarifying the sensitivity requirements for single-phase-to-ground fault protection systems based on the use of higher harmonics, thereby enhancing their operational efficiency.
Practical value. Based on the mathematical model, a methodology for selecting its element parameters is proposed, which utilizes the estimation of the minimum level of higher harmonics in the single-phase-to-ground fault currents.
UK: Мета роботи. розробка моделі компенсованої мережі 6–10 кВ, а також методики вибору параметрів її елементів на основі оцінки мінімального рівня найвищих гармонік струму однофазного замикання на землю.
Методи дослідження. Для оцінки мінімального рівня вищих гармонік у струмах однофазного замикання на землю використовувалася узагальнена модель компенсованої кабельної мережі 6–10 кВ та її елементів у системі Matlab з пакетом розширення Simulink. Узагальнена модель компенсованої кабельної мережі 6–10 кВ та параметри її елементів отримано на основі статистичного аналізу даних щодо систем електропостачання міст та промислових підприємств.
Отримані результати. Сформульовано основні вимоги до розрахункової схеми заміщення кабельної мережі 6–10 кВ для оцінки мінімального рівня вищих гармонік струму при однофазному замиканні на землю, визначено діапазони зміни та середні значення її параметрів. Розроблена математична модель кабельної мережі 6-10 кВ враховує основні фактори, що визначають мінімальний рівень вищих гармонік струму однофазного замикання на землю. На основі результатів обчислювальних експериментів, виконаних на математичних моделях кабельних мереж 6–10 кВ, встановлено, що для забезпечення необхідної чутливості пристрою захисту від однофазного замикання на землю, що ґрунтуються на використанні вищих гармонік, повинні мати первинний струм спрацьовування не більше 0,1 А.
Наукова новизна. Розроблено модель компенсованої мережі 6–10 кВ, яка дозволяє уточнити вимоги до чутливості захисту від однофазного замикання на землю, заснованих на використанні вищих гармонік, та підвищити ефективність їх функціонування.
Практична цінність. На основі математичної моделі запропоновано методику вибору параметрів її елементів на основі оцінки мінімального рівня вищих гармонік у струмах однофазного замикання на землю.
Аналіз обмежень лінеарізації та автоматизований синтез регулятора вихідної напруги понижуючого імпульсного перетворювача з ШІМ в Matlab/Simulink
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Плахтій, О. А.; Домнін, І. Ф.; Багач, Р. В.; Латвинський, В. Д.; Plakhtii, O. A.; Domnin, I. F.; Bahach, R. V.; Latvynskyi, V. D.
UK: Мета роботи. Визначення передавальної функції регулювання вихідної напруги buck-перетворювачів в функції коефіцієнта заповнення ШІМ, визначення обмежень та умов збіжності перехідних процесів в лінеарізованій та імпульсній моделі buck-перетворювача, а також представлення методу автоматизованого розрахунку параметрів ПІ та ПІД регулятора шляхом використання інструменту Matlab/Simulink.
Методи дослідження. Теорія електричних , теорія автоматичного керування, аналітичні розрахунки в програмі MathCad, імітаційне моделювання в програмі Matlab.
Отримані результати. Представлено результати дослідження лінеаризації та визначення передавальної функції регулювання вихідної напруги понижуючого імпульсного перетворювача (buck-перетворювача) в функції коефіцієнта заповнення імпульсів в широтно-імпульсній модуляції. Визначено передавальну функцію buckперетворювача з ШІМ та визначено обмеження даної лінеаризації, а саме умовою адекватності лінеаризованої моделі buck-перетворювача є обмеження значення вхідного сигналу, тобто коефіцієнта заповнення імпульсів в ШІМ, менше 1. Представлено методику автоматичного розрахунку параметрів П, ПІ, ПД та ПІД регуляторів за критерієм формування перехідного процесу задовільної форми шляхом використання блоку «PID controller» в Matlab/Simulink. Представлена методика автоматичного розрахунку коефіцієнтів регуляторів в структурах системи автоматичного регулювання (САР) працює виключно з лінеаризованими моделями, і не дозволяє виконати розрахунки для імпульсних і нелінійних моделей. Для визначеної лінеаризованої моделі і відповідної передавальної функції buck-перетворювача визначено коефіцієнти ПІ регулятора вихідної напруги.
Представлено результати аналітичного розрахунку миттєвої функції вихідної напруги buck-перетворювача в складі системи автоматизованого регулювання вихідної напруги, яка отримана шляхом зворотного перетворення Лапласу зверненої функції системи автоматичного регулювання. Також представлено результати моделювання вихідної напруги buck-перетворювача, на лінеаризованій моделі (передавальної функції) та імітаційній моделі в Matlab/Simulink. Результати аналітичного розрахунку та двох методів комп’ютерного моделювання дали ідентичні результати, що свідчить про адекватність проведеної лінеаризації та задовільність методу автоматичного розрахунку параметрів регулятора за критерієм формування перехідного процесу задовільної форми за параметрами часу перехідного процесу та значення перерегулювання.
Наукова новизна. Визначено умови збіжності перехідних процесів регулювання вихідної напруги buckперетворювача в структурах систем автоматичного регулювання для лінеаризованих та імпульсних моделей, що дозволяє отримати реальний перехідний процес бажаної форми, який відповідає попередньому аналітичному розрахунку.
Практична цінність. Представлені передавальні функції та метод автоматичного синтезу параметрів ПІД регулятора вихідної напруги buck-перетворювача в Matlab/Simulink може бути використаний при розробці силових напівпровідникових перетворювачів та дозволяє спростити процес синтезу регуляторів в системах автоматичного керування.
EN: Purpose. Determination of the transfer function of the output voltage regulation of buck converters as a function of the PWM duty cycle, determination of the constraints and conditions for convergence of transient processes in the linearized and pulsed model of the buck converter, as well as presentation of a method for automated calculation of PI and PID controller parameters using the Matlab/Simulink tool.
Methodology. Electrical theory, automatic control theory, analytical calculations in MathCad and simulation modeling in Matlab.
Findings. The results of the study of linearization and determination of the transfer function of the output voltage regulation of a step-down pulse converter (buck converter) as a function of the pulse duty cycle in pulse-width modulation are presented. The transfer function of a buck converter with PWM is determined and the limitations of this linearization are determined, namely, the condition for the adequacy of the linearized model of the buck converter is the limitation of the input signal value, i.e. the pulse duty cycle in PWM, less than 1. The method of automatic calculation of the parameters of P, PI, PD and PID controllers is presented according to the criterion of forming a transient process of a satisfactory form by using the “PID controller” block in Matlab/Simulink. The presented method of automatic calculation of the coefficients of controllers in the automatic control system (ACS) structures works exclusively with linearized models, and does not allow calculations for pulse and nonlinear models. For the defined linearized model and the corresponding transfer function of the buck converter, the PI coefficients of the output voltage regulator are determined.
The results of the analytical calculation of the instantaneous function of the buck converter output voltage as part of the automated output voltage control system, which is obtained by inverse Laplace transformation of the inverse function of the automatic control system, are presented. The results of the modeling of the buck converter output voltage on the linearized model (transfer function) and the simulation model in Matlab/Simulink are also presented. The results of the analytical calculation and the two methods of computer modeling gave identical results, which indicates the adequacy of the linearization performed and the satisfaction of the method of automatic calculation of the regulator parameters according to the criterion of forming a transient process of a satisfactory form according to the parameters of the transient process time and the value of overshoot.
Originality The conditions for convergence of transient processes of the buck converter output voltage regulation in the structures of automatic control systems for linearized and pulsed models have been determined, which allows obtaining a real transient process of the desired form, which corresponds to the previous analytical calculation.
Practical value. The presented transfer functions and the method of automatic synthesis of PID parameters of the output voltage regulator of the buck converter in Matlab/Simulink can be used in the development of power semiconductor converters and allows to simplify the synthesis process of regulators in automatic control systems.
Систематична методика розрахунку перехідних процесів у лінійних електричних колах класичним методом
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Бут, Данило Р.; Климов, Олександр Ф.; Тиховод, Сергій Михайлович; Козлов, Володимир Володимирович; But, D. R.; Klymov, A. F.; Tikhovod, S. M.; Kozlov, V. V.
UK: Мета роботи. Традиційно розрахунки перехідних процесів класичним методом виконувались тільки у лінійних електричних колах які, містять не більше двох реактивних елементів. Якщо кількість реактивних елементів становила три, то задача значно ускладнялася, а при більшої кількості задача взагалі не могла бути розв'язаної. Пропонується систематична методика розрахунку перехідного процесу класичним методом у лінійних електричних колах, що містять декілька реактивних елементів.
Методи дослідження. Методи інтегрування звичайних диференціальних рівнянь, матричні методи,
комп’ютерне програмування, теорія електричних кіл.
Отримані результати. У роботі запропоновано систематичну методику розрахунку перехідного процесу класичним методом у лінійних електричних колах, що містять більше двох реактивних елементів. Це досягнуто тим, що усі змінні поділено на групи: похідні змінних стану, змінні стану та залежні змінні. Кожна група змінних складає окремий вектор. Матричними перетвореннями диференціально-алгебраїчні рівняння стану переведені у нормальну форму. Це дало можливість знайти корні диференціальних рівнянь. Матричними перетвореннями також знайдені постійні інтегрування.
Наукова новизна. У існуючих підручниках класичний метод розрахунку перехідних процесів у лінійних електричних колах обмежується розглядом кіл, що містять не більше двох незалежних реактивних елементів, тому що при більшій кількості реактивних елементів задача різко ускладнюється. У цій роботі знімається таке обмеження.
Практична цінність. Розроблено комп'ютерну програму розрахунку перехідного процесу в лінійному електричному колі, що містить три незалежні реактивні елементи. Програма може бути модифікована для моделювання складніших кіл з більшою кількістю реактивних елементів. Аналітичні методи розрахунку перехідних процесів можуть бути використані для оцінки похибки розрахунків наближеними методами, наприклад числовими методами. Аналітичні методи дозволяють отримати точне розв'язання в аналітичній формі, що описані математичними виразами. Отримані математичні вирази результатів розв'язку дозволяють краще проводити їхнє дослідження.
EN: Purpose. Traditionally, transient calculations by classical method were performed only in linear electrical circuits containing no more than two reactive elements. If the number of reactive elements was three, the problem became significantly more complicated, and with a larger number, the problem could not be solved at all. A systematic methodology for calculating the transient process by the classical method in linear electrical circuits containing several reactive elements is proposed.
Methodology. Methods of integrating ordinary differential equations, matrix methods, computer programming, theory of electrical circuits.
Findings. The paper proposes a systematic method for calculating the transient process in linear electrical circuits containing more than two reactive elements using the classical method. This is achieved by dividing all variables into groups: derivatives of state variables, state variables, and dependent variables. Each group of variables constitutes a separate vector. By matrix transformations, The differential-algebraic equations of state are converted into normal form by matrix transformations. This made it possible to find the roots of differential equations. The constants of integration were also found by matrix transformations.
Originality. In existing textbooks, the classical method of calculating transients in linear electrical circuits is limited to considering circuits containing no more than two independent reactive elements, because with a larger number of reactive elements, the problem becomes dramatically more complicated. This work removes this limitation.
Practical value. A computer program has been developed to calculate the transient process in a linear electrical circuit containing three independent reactive elements. The program can be modified to simulate more complex circuits with more reactive elements. Analytical methods for calculating transients can be used to estimate the error of calculations using approximate methods, such as numerical methods. Analytical methods allow obtaining an exact solution in analytical form, which is described by mathematical expressions. The obtained mathematical expressions of the solution results allow better perform their research.
Дослідження та розробка програмного забезпечення для автоматизації рекрутингу та відбору кандидатів до команди розробників IT проєктів
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025) Піскун, Олексій Олександрович; Piskun, Oleksii
UK: Об’єкт дослідження – процес інженерії програмного забезпечення для автоматизації рекрутингу та формування проєктних команд в IT-компаніях.
Результати. Створено веб-застосунок для HR-менеджерів та кандидатів, який реалізує ведення бази кандидатів, налаштування вакансій з урахуванням пріоритетності (ваги) навичок та автоматичний розрахунок рейтингу відповідності (Match Score), що дозволяє миттєво знаходити найбільш релевантних фахівців.
EN: Object of research – the software engineering process for automating recruitment and forming project teams in IT companies.
Results. A web application for HR managers and candidates has been created, which implements candidate database management, vacancy configuration taking into account skill priority (weight), and automatic calculation of the compliance rating (Match Score), allowing for the instant identification of the most relevant specialists.
Дослідження і програмна реалізація маршрутизації та вибору протоколів взаємодії між мікросервісами в розподілених системах з використанням генетичних алгоритмів
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025) Печерський, Максим Вячеславович; Pecherskyi, Maksym
UK: Об’єкт дослідження – процес взаємодії між мікросервісами в розподілених програмних системах, який охоплює механізми обміну даними, маршрутизації запитів і вибору протоколів комунікації (наприклад, HTTP, AMQP) між окремими сервісами. Цей процес включає передачу повідомлень через канали зв’язку, обробку запитів у реальному часі, а також координацію між сервісами для забезпечення ефективної роботи системи. Дослідження фокусується на оптимізації цього процесу з урахуванням таких метрик, як затримка, пропускна здатність, надійність і вартість, що є критично важливими для масштабованості та продуктивності розподілених систем. Особлива увага приділяється динамічній маршрутизації та адаптивному вибору протоколів, що дозволяє системі гнучко реагувати на зміни в навантаженні та конфігурації мережі.
Результати. Розроблено програмний застосунок, що імітує роботу розподіленої мікросервісної системи та дозволяє збирати метрики продуктивності різних способів взаємодії (REST, gRPC, Kafka, RabbitMQ). Застосування генетичного алгоритму дозволило автоматично підбирати комбінації протоколів та параметрів конфігурації для досягнення оптимальних показників системи.
EN: The object of study is the process of interaction between microservices in distributed software systems, which covers mechanisms for data exchange, request routing, and the selection of communication protocols (e.g., HTTP, AMQP) between individual services. This process includes message transmission via communication channels, real-time request processing, and coordination between services to ensure efficient system operation. The research focuses on optimising this process, taking into account metrics such as latency, throughput, reliability, and cost, which are critical for the scalability and performance of distributed systems. Particular attention is paid to dynamic routing and adaptive protocol selection, which allows the system to respond flexibly to changes in load and network configuration.
Results. A software application has been developed that simulates the operation of a distributed microservice system and allows collecting performance metrics for different interaction methods (REST, gRPC, Kafka, RabbitMQ). The use of a genetic algorithm made it possible to automatically select combinations of protocols and configuration parameters to achieve optimal system performance.