Синтез и проекционная идентификация настраиваемых моделей нестационарных динамических систем на основе конечных фрагментов ретроспективных данных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Попов Евгений Игоревич

• Попов Евгений Игоревич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Попов Евгений Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОСТАНОВКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИИ НАСТРАИВАЕМЫХ МОДЕЛЕЙ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ДЛИННЫЙ КАБЕЛЬ -СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ» В УСЛОВИЯХ ПЕРЕВОДА СКВАЖИНЫ В РЕЖИМ ПРЕРЫВИСТОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1 Анализ причин перевода скважин в режим прерывистой эксплуатации и способы снижения его влияния на наработку на отказ погружных электродвигателей как задача автоматизации технологических процессов

1.2 Разработка цифровых двойников как научная задача системного анализа и идентификации нестационарных динамических систем

1.3 Существующие подходы и методы оценивания переменных состояния синхронных двигателей с постоянными магнитами

1.3.1 Наблюдатели Люенбергера

1.3.2 Наблюдатели на основе расширенного фильтра Калмана

1.3.3 Наблюдатели на основе скользящих режимов

1.3.4 Наблюдатели возмущений

1.3.5 Наблюдатели на основе адаптивных эталонных моделей

1.3.6 Метаэвристические методы идентификации

1.4 Анализ существующих методов идентификации нестационарных динамических систем

1.5 Выводы по главе

2 РАЗРАБОТКА НАБЛЮДАТЕЛЯ ПОЛНОГО ПОРЯДКА УГЛОВОЙ СКОРОСТИ РОТОРА И МОМЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ

НА ВАЛУ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ДЛИННЫЙ КАБЕЛЬ -СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ»

2.1 Математическая модель динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» и основные допущения

2.2. Разработка наблюдателя полного порядка динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» в непрерывном времени

2.2.1 Математическая модель наблюдателя полного порядка динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» в непрерывном времени

2.2.2 Проверка работоспособности наблюдателя полного порядка в непрерывном времени

2.3 Разработка наблюдателя полного порядка динамической системы длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами в дискретном времени

2.3.1 Математическая модель наблюдателя полного порядка динамической системы длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами в дискретном времени

2.3.2 Оценка работоспособности дискретного варианта наблюдателя при рассогласовании ненулевых начальных условиях и отклонениях параметров настраиваемой математической модели наблюдателя полного порядка

2.4 Выводы по главе

3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКЦИОННОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ДЛИННЫЙ КАБЕЛЬ -СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ»

НА ОСНОВЕ ПРОЕКЦИОННОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ВЕДУЩЕЙ ГИПЕРПЛОСКОСТИ

3.1 Проблема оценивания параметров нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» по малому числу наблюдений и принятые допущения

3.2 Применение многошаговых методов построения дискретных моделей для задачи оценивания параметров динамических систем

3.3 Дискретная модель синхронного двигателя с постоянными магнитами для решения задачи оценивания параметров

3.4 Методика проекционной идентификации параметров динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» на основе проекционного сопровождения ведущей гиперплоскости

3.4.1 Динамическая идентификация параметров синхронного двигателя с постоянными магнитами на основе проекционного сопровождения ведущей гиперплоскости

3.4.2 Оценка работоспособности динамического идентификатора СДПМ на основе методики проекционной идентификации при отсутствии помех в измерительных каналах

3.4.3 Оценка работоспособности динамического идентификатора СДПМ на основе методики проекционной идентификации при наличии шумов в измерительных каналах

3.4.4 Проекционная идентификация параметров нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами»

3.5 Визуализация движения рабочей точки методики проекционной идентификации при перемещении окна просмотра

3.5.1 Двойственность задачи оценивания параметров в МНК-постановке

3.5.2 Визуализация движения МНК-задачи и индикаторы информативности конечного фрагмента ретроспективных данных

3.5.3 Исследование индикаторов информативности и формирование гиперсфер ошибок оценивания при перемещении окна просмотра

3.6 Выводы по главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ НАСТРАИВАЕМОЙ МОДЕЛИ

ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ДЛИННЫЙ КАБЕЛЬ -СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ»

4.1 Описание экспериментальной установки

4.2 Экспериментальное исследование наблюдателя полного порядка синхронного двигателя с постоянными магнитами

4.3 Экспериментальная апробация методики проекционной идентификации и индикаторов информативности данных

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПАТЕНТЫ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СВИДЕТЕЛЬСТВА РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. По состоянию на 2021 г. 82 % объема добычи нефти приходится на установки погружных центробежных электронасосов (УЭЦН). В период с 2020 по 2022 гг. фонд скважин, оборудованных УЭЦН, увеличился на 15 % [66], и нет оснований полагать, что в ближайшем будущем объемы добычи нефти будут сокращаться [38; 73; 132]. Согласно Энергетической стратегии Российской Федерации до 2035 г., необходимо введение в эксплуатацию месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти «на основе инновационных отечественных технологий и оборудования» [100].

В связи с этим актуальной задачей является проведение комплекса мероприятий, направленных на повышение показателей эффективности эксплуатации скважины с точки зрения максимизации экономической выгоды, таких как удельные энергозатраты на тонну добытой нефти и надежность нефтедобывающего оборудования. Кроме улучшения эксплуатационных показателей компонентов УЭЦН достижение поставленной задачи может быть решено путем разработки и внедрения эффективных средств автоматизированного управления процессом механизированной нефтедобычи [64; 89].

В связи со снижением качества ресурсной базы в нефтяной отрасли и в условиях перевода скважин в прерывистые режимы эксплуатации проблема повышения эффективности технологических процессов добычи нефти стоит особенно остро. Рассматривая современные подходы к совершенствованию систем мониторинга и управления технологическими процессами в промышленности, можно выделить идеи, основанные на применении цифровых двойников, представляющих собой цифровую модель реального объекта и совокупность двухсторонних информационных связей между объектом и автоматизированной системой управления (АСУ) верхнего уровня [26]. Основной задачей цифрового двойника является анализ

доступных для прямого или косвенного измерения показателей работы объекта с целью диагностики, идентификации, мониторинга и моделирования различных типовых и нештатных режимов [33; 43]. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять выработку оптимальных управленческих решений от АСУ верхнего уровня.

Применение цифровых двойников в АСУ УЭЦН нижнего уровня подразумевает применение динамических моделей гидромеханических, электротехнических и электромеханических подсистем. Учет динамики каждой подсистемы существенен при постановке задачи повышения эффективности работы УЭЦН, поскольку прерывистые режимы эксплуатации скважины (ПЭС) нельзя отнести к классу стационарных или квазистационарных режимов. Следовательно, актуальной задачей является создания адаптивных автоматизированных систем управления УЭЦН в прерывистых режимах эксплуатации.

Перевод скважины в режим ПЭС связан со снижением коэффициента продуктивности и монотонно снижающимся дебитом. В этом случае более эффективным подходом к управлению УЭЦН являются двухпозиционные законы регулирования, включающие в себя циклическую смену периодов заполнения скважины жидкостью из пласта до достижения некоторого статического уровня Нст и периодов откачки жидкости до критического уровня Нкр путем пуска УЭЦН [89]. Данный подход позволяет повысить добычу на 57 % [2]. Тем не менее, последние исследования вопросов работы УЭЦН в прерывистых режимах эксплуатации показывают, что межремонтный период погружных электродвигателей (ПЭД) и надежность компонентов УЭЦН снижается [10; 55]. Это связано с тем, что периоды откачки нефти в режимах ПЭС могут составлять менее 10 минут [34] и такие режимы уже не являются режимами плавного пуска ПЭД с ограничением бросков тока и крутящего момента. К основным причинам снижения наработки на отказ специалисты АО «Новомет-Пермь» и Пермского национального исследовательского политехнического университета относят [55]:

- высокие значения пусковых токов в сравнении с длительным частотным разгоном характерным для режимов непрерывной эксплуатации, что ведет к росту механических нагрузок, действующих на вал насоса, и избыточному накоплению усталостного износа элементов ЭЦН;

- возникновение механических резонансов и повышенной вибрации оборудования в процессе разгона ПЭД и, как следствие, снижение ресурса гидрозащиты.

Для снижения влияния пусковых режимов погружного электродвигателя на ресурс элементов установок центробежных электронасосов необходим переход к замкнутым системам управления электропривода погружной установки. При этом в ее типовой компоновке отсутствуют датчики для прямого измерения угловой скорости или положения ротора, момента сопротивления на валу, потокосцепления ротора в связи с рядом экономических и технических причин [40; 41]. В связи с этим, возникает необходимость применения бездатчиковых систем управления электроприводом УЭЦН, включающих в себя подсистемы оценивания переменных состояния и параметров настраиваемых математических моделей, что обуславливает актуальность диссертационного исследования.

Степень изученности проблемы. Исследованием вопросов идентификации настраиваемых моделей нестационарных динамических систем посвящены работы российских и зарубежных ученых таких как Аведьян Э.Д., Андриевская Н.В., Бодянский Е.В., Воскобойников Ю.Е., Дилигенская А.Н., Егупов Н.Д., Ищенко Л.А., Костюк В.И., Куржанский А.Б., Левков С.П., Марчук В.И., Подлесный Н.И., Поляк Б.Т., Пупков К.А., Руденко О.Г., Сергеев В.Л., Тихонов А.Н., Фурсов В.А., Цыпкин Я.З., Astrom K.J., Caines P.E., Fisher R.A., Gauss C.F., Goodwin G.C., Eykhoff P., Kaiman R.E., Luenberger D., Melsa J.L., Sage A.P. и другие.

Вопросы идентификацией настраиваемых моделей электрических машин, в частности, для синхронных и асинхронных электроприводов были рассмотрены в работах российских и зарубежных ученых таких как Беспалов

В.Я., Букреев В.Г., Виноградов А.Б., Воевода А.А., Вольдек А.И., Воронин А.А., Глазырин А.С., Завьялов В.М., Каширских В.Г., Ковалев В.З., Козаченко В.Ф., Копылов И.П., Котин Д.А., Макаров В.Г., Махотило В.В., Нос О.В., Панкратов В.В., Родкин Д.И., Ромашкин Ю.В., Семыкина И.Ю., Сивокобыленко В.Ф., Шрейнер Р.Т., Asher G.M., Bose B.K., Calolino G., Chan T.W., Chikhi A., Choi M.K., Cirincione M., Jancovie M., Korzonek M., Koubaa Y., Megherbi A.C., Simoes M.G., Sousa G.C.D., Ye S., Zhuo S. и другие.

Существенный вклад в развитие теории и практики разработки цифровых двойников технологических процессов внесли многие российские и зарубежные ученые: Алексеев В.В., Боровков А.И., Зюзев А.М., Краснов Ф.В., Прохоров А.Н., Лысачев М.Н., Кабалдин Ю.Г., Bolton R., Miklovic D., Saddik A., Stargel D., Sodenberg R. и другие.

Среди отечественных и зарубежных компаний, занимающихся разработкой цифровых двойников, можно выделить Texas Instruments (США), Freescale Semiconductor (США), Analog Devices (США), Siemens (Германия), АО «Концерн Росэнергоатом» (Россия), ОКБ им. Люльки (Россия), ООО «Саровский инженерный центр» (Россия), ООО «Научно-производственное предприятие «ЭКРА» и другие. Мировыми лидерами в области создания цифровых двойников являются Abb Group, Ansys Inc., Autodesk Inc., Aveva Inc., Bentley Systems Inc., Bosch Rexroth AG, GE Digital IBM Corp., Infosys Ltd., Microsoft Corp., Oracle Corp.

Проведенный анализ научно-технической литературы показал, что задача комплексной идентификации неизмеряемых переменных состояния и параметров настраиваемых математических моделей синхронных двигателей с постоянными магнитами, питающихся через длинный кабель, в составе установки центробежных электронасосов на сегодняшний день остается нерешенной. Соответственно, необходима разработка методов и алгоритмов идентификации настраиваемых моделей нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными

магнитами», учитывающая особенности условий работы в режимах прерывистой эксплуатации и недостатка априорной информации.

Основная идея диссертационной работы заключается в разработке моделей и методов косвенного оценивания угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу, а также параметров настраиваемых моделей (активного сопротивления, индуктивности и т.д.) нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» для синтеза энергоэффективных систем управления электроприводом УЭЦН, работающих в режиме прерывистой эксплуатации.

Объект исследования. Настраиваемые модели нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами».

Предмет исследования. Методы и алгоритмы идентификации параметров и переменных состояния настраиваемых моделей нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами».

Цель работы. Синтез и проекционная идентификация настраиваемых моделей нестационарной динамической системы «длинный кабель -синхронный двигатель с постоянными магнитами» для реализации бездатчиковой векторной системы управления синхронным электроприводом погружных установок, работающих в прерывистых режимах эксплуатации.

Задачи исследования:

1. Разработать настраиваемые математические модели наблюдателя угловой скорости и момента сопротивления на валу нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» в непрерывном и дискретном времени.

2. Разработать методику проекционной идентификации параметров настраиваемой математической модели нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными

магнитами» на основе обработки конечных фрагментов ретроспективных данных методами линейной алгебры и аналитической геометрии.

3. Разработать индикаторы информативности конечных фрагментов ретроспективных данных в МНК-постановке задачи оценивания параметров настраиваемых моделей нестационарных динамических систем.

4. Выполнить экспериментальную проверку работоспособности наблюдателя угловой скорости и момента сопротивления на валу и методики проекционной идентификации параметров настраиваемой модели синхронного двигателя с постоянными магнитами на лабораторной установке.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Рассматриваемая область диссертационного исследования соответствует следующим паспортам научных специальностей:

2.3.1 «Системный анализ, управление и обработка информации, статистика», а именно: п. 6 Методы идентификации систем управления на основе ретроспективной, текущей и экспертной информации, п. 7 Методы и алгоритмы структурно-параметрического синтеза и идентификации сложных систем;

2.3.3 «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами», а именно: п. 8 Научные основы, модели и методы идентификации производственных процессов, комплексов и интегрированных систем управления и их цифровых двойников, п. 12. Методы создания специального математического и программного обеспечения, пакетов прикладных программ и типовых модулей функциональных и обеспечивающих подсистем АСУТП, АСУП, АСТПП и др., включая управление исполнительными механизмами в реальном времени.

Научные положения, выносимые на защиту

по научной специальности 2.3.1 Системный анализ, управление и обработка информации, статистика:

1. Методика проекционной идентификации параметров настраиваемых математических моделей нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» с сопровождением ведущей гиперплоскости на основе конечного фрагмента ретроспективных данных.

2. Индикаторы информативности конечного фрагмента ретроспективных данных, включающие углы и длины проекций между ведущими гиперплоскостями при смещении скользящего окна просмотра в МНК-постановке задачи оценивания параметров настраиваемых математических моделей нестационарных динамических систем.

по научной специальности 2.3.3 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами:

3. Структура наблюдателя полного порядка угловой скорости и момента сопротивления на валу, расширенного по вектору состояния, нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» в дискретном времени.

4. Дискретные математические модели синхронного двигателя с постоянными магнитами для решения обратных задач оценивания параметров настраиваемых моделей электромагнитной и электромеханической подсистем нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами».

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов диссертационной работы подтверждается корректностью исходных предположений и допущений при составлении математических моделей и применения методов системного анализа, математического моделирования, теории автоматического управления, теоретических основ электротехники, теории цифровой обработки сигналов, теории электрических машин, теории планирования эксперимента и согласованностью полученных теоретических и экспериментальных результатов.

Методы исследования. В работе использованы методы линейной алгебры и аналитической геометрии, вычислительной математики и численного решения систем линейных и нелинейных алгебраических и нелинейных дифференциальных уравнений на основе многошаговых и неявных методов, теории некорректно поставленных обратных задач и идентификации параметров настраиваемых математических моделей нестационарных динамических систем, теории системного анализа, теории электрических цепей, электрических машин и электропривода в части математического моделирования электромагнитных и электромеханических переходных процессов, теории автоматического управления и синтеза наблюдателей переменных состояния на основе явных математических моделей, теории цифровой обработки сигналов и синтеза цифровых фильтров.

Научная новизна.

1. Разработаны настраиваемые математические модели наблюдателя полного порядка угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу, расширенного по вектору состояния, нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» в непрерывном и дискретном времени, отличающиеся тем, что в модели учтено влияние длинного кабеля, что позволяет получить оценки угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу погружного электродвигателя, питающегося через длинный кабель.

2. Разработаны новые дискретные математические модели синхронного двигателя с постоянными магнитами для решения обратных задач оценивания параметров настраиваемых моделей электромагнитной и электромеханической подсистем нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами», отличающиеся тем, что при синтезе моделей использованы многошаговые численные методы. Это позволяет повысить обусловленность задачи оценивания параметров в сравнении с типовыми подходами.

3. Разработана методика проекционной идентификации параметров настраиваемой модели нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» на основе обработки конечных фрагментов ретроспективных данных методами линейной алгебры и аналитической геометрии, отличающаяся тем, что позволяет выполнять оценивание электромагнитных и электромеханических параметров по малому числу наблюдений в режиме реального времени на скользящем окне просмотра за счет операции проектирования на ведущую гиперплоскость в МНК-постановке задачи идентификации.

4. Разработаны индикаторы информативности данных, включающие углы и длины проекций между ведущими гиперплоскостями при смещении скользящего окна просмотра в МНК-постановке задачи оценивания параметров, отличающиеся тем, что позволяют оценить обусловленность задачи оценивания параметров по малому числу наблюдений без непосредственного вычисления собственных или сингулярных чисел информационной матрицы.

Практическая значимость.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке систем управления синхронным электроприводом установок скважинной добычи нефти, работающих в режимах прерывистой эксплуатации с целью снижения влияния пусковых токов и моментов на остаточный ресурс установки.

Разработаны способы и устройства для получения сигнала оценки частоты вращения ротора и оценки момента сопротивления на валу синхронного двигателя с постоянными магнитами, питающегося через длинный кабель, новизна и приоритет которых подтверждены патентами на изобретение №2832962 «Способ получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала оценки момента сопротивления на валу синхронного электродвигателя с постоянными магнитами» и №2825800 «Устройство получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала

оценки момента сопротивления на валу синхронного электродвигателя с постоянными магнитами», №2849168 «Устройство для получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала оценки момента сопротивления на валу синхронного двигателя с постоянными магнитами, питающегося через длинный кабель» и № 2849169 «Способ получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала оценки момента сопротивления на валу синхронного двигателя с постоянными магнитами, питающегося через длинный кабель».

Разработаны программы для ЭВМ №2024668843 «Моделирование режимов работы электротехнического комплекса электропривода насосного агрегата», №2025687378 «Динамическое оценивание электромагнитных параметров синхронного двигателя с постоянными магнитами», № 2025687786 «Динамическое оценивание угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу синхронного двигателя с постоянными магнитами».

Практическая ценность результатов диссертационной работы подтверждается актами использования в ООО ИНТ АО «ЭлеСи» при совершенствовании программного обеспечения для микропроцессорной системы управления преобразователя частоты серии ELSY-PRO(-ALT), в ООО «Мехатроника-Томск» в части разработки электронных блоков и модулей управления синхронными двигателями с постоянными магнитами и в учебном процессе Тюменского индустриального университета при выполнении практических и лабораторных работ по дисциплине «Системы управления электроприводов» для студентов направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и проекционная идентификация настраиваемых моделей нестационарных динамических систем на основе конечных фрагментов ретроспективных данных»

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и научных мероприятиях: Международная научно-практическая конференция имени Д. И. Менделеева (Тюмень, 2023 г., 2024 г.), XVI Международная научно-техническая

конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ» (Томск, 2023 г.), XXI Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодёжь и современные информационные технологии» (Томск, 2024 г.), Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии - нефтегазовому региону» (г. Тюмень, 2024, 2025), XVIII Международная научно-техническая конференция «ДИНАМИКА СИСТЕМ, МЕХАНИЗМОВ И МАШИН» (Омск, 2024 г.), Национальная с международным участием научно-практическая конференция студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе» (Тюмень, 2024 г.), XII Международная научно-практическая конференция-конкурс «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании» (Тюмень, 2025 г.), VII Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов вузов России по естественным, техническим и гуманитарным наукам «Шаг в науку» (Томск, 2025).

Связь темы диссертации с общенаучными (государственными) программами и планом работы университета:

- Грант 4808/НПК «Программно-аппаратный комплекс on-line диагностики электрооборудования» в части Программы развития ТИУ на 2024-2033 годы в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030»;

- Государственное задание Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № FENG-2023-0001 «Предиктивное управление потоками энергии электрогенерирующих комплексов Арктики и Крайнего Севера, при стохастических характерах потребления и генерации электрической энергии: теория, синтез, эксперимент»).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 печатных работы, в том числе 5 статей в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3

статьи в изданиях, входящих в базы цитирования Scopus и Web of Science, получено 2 патента РФ на изобретение, 1 свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора заключается в постановке и выполнении основных задач исследования, определении основных положений научной новизны и практической значимости, синтезе настраиваемых моделей и алгоритмов их идентификации. Научные результаты, выносимые автором на защиту и изложенные в тексте диссертации или публикациях по теме работы, получены самим автором или при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и 3 приложений, содержит 41 рисунок, 20 таблиц, список литературы из 136 наименований. Общий объем диссертации - 156 страниц машинописного текста.

1 ПОСТАНОВКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИИ НАСТРАИВАЕМЫХ МОДЕЛЕЙ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ДЛИННЫЙ КАБЕЛЬ -СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ» В УСЛОВИЯХ ПЕРЕВОДА СКВАЖИНЫ В РЕЖИМ ПРЕРЫВИСТОЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1 Анализ причин перевода скважин в режим прерывистой эксплуатации и способы снижения его влияния на наработку на отказ погружных электродвигателей как задача автоматизации технологических процессов

Нефтедобывающий комплекс на сегодняшний день остается одним из наиболее значимых отраслей экономики и промышленности и является одним из наиболее крупных потребителей электроэнергии, в связи с чем вопросы повышения энергоэффективности [19; 48; 50] и надежности [53; 56; 57; 83] электроснабжения установок добычи нефти не теряют своей актуальности. Установки погружных центробежных электронасосов (УЭЦН) являются подсистемой нижнего уровня автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) добычи нефти, оборудованной исполнительными механизмами, комплексом измерительных средств и каналов связи, а также локальной системой управления, роль которой выполняет станция управления. Комплекс измерительных средств представляет собой блок погружной телеметрии, выполняющий измерения гидродинамических показателей, таких как давление, расход, динамический уровень [59; 95]. При этом в типовой компоновке УЭЦН (рисунок 1.1) отсутствуют блоки для измерения угловой скорости ротора, момента сопротивления на валу, потокосцепления ротора в связи с рядом экономических и технических причин. В режимах непрерывной эксплуатации для управления погружным насосом применяются

разомкнутые скалярные системы электропривода, которых достаточно для поддержания заданного дебита путем регулирования частоты вращения ротора погружного электродвигателя (ПЭД) [29; 42; 84; 88], и, следовательно, отсутствует необходимость в установке датчиков электромеханических параметров электропривода.

Подсистема задания: (Задатчик частоты вращения и

частоты переменного тока)

иь

Электротехническая подсистема (ЭТПС) УЭЦН С ПЧ

Скалярная разомкнутая система управления АЭП

Вольт-частотное управление / Закон М.П. Костенко

I

Шпэд

Мс(ш)

Гидравлическая подсистема УЭЦН с ПЧ

Напор, м

Расход, м3/сут

Средний уровень вибрации, \

Температура г масла ПЭД

ТМС УЭЦН

Давление, Расход, Динамический уровень и т.д.

Наземная часть

Система связи

Погружная часть

Рисунок 1.1 - Структурная схема электротехнической и гидромеханической подсистем в составе АСУ нижнего уровня

При снижении коэффициента продуктивности и дебита скважины рациональным является переход в прерывистые режимы эксплуатации с двухпозиционными законами регулирования: работа насоса в периоды откачки жидкости и его останов в периоды накопления [34; 36; 64; 65; 86; 89; 119]. При этом установлено, что в прерывистых режимах эксплуатации снижаются межремонтный период ПЭД и надежность компонентов УЭЦН [55]. Это связано с тем, что периоды откачки нефти в режимах прерывистой эксплуатации могут составлять менее 10 минут [34] и такие режимы уже не являются режимами плавного пуска ПЭД с ограничением бросков тока и крутящего момента, которые приводят к избыточному накоплению усталостного износа компонентов УЭЦН, в частности гидрозащиты ПЭД.

К основным причинам наработки на отказ специалисты АО «Новомет-Пермь» и Пермского национального исследовательского политехнического университета относят [55]:

- высокие значения пусковых токов в сравнении с длительным частотным разгоном характерным для режимов непрерывной эксплуатации, что ведет к росту механических нагрузок, действующих на вал насоса, и накоплению избыточного усталостного износа элементов ЭЦН;

- возникновение механических резонансов и повышенной вибрации оборудования в процессе разгона ПЭД и, как следствие, снижение ресурса гидрозащиты.

Результаты испытаний и основные выводы, приведенные в [55], указывают на возможность снижения влияния пусковых режимов ПЭД на ресурс элементов УЭЦН за счет оптимизации подсистемы регулирования электропривода погружной установки [40]. переход к режимам прерывистой эксплуатации требует решения задачи оптимизации переходных процессов внутри самой подсистемы АСУ ТП нижнего уровня с точки зрения программного ограничения пусковых токов и моментов при заданном достаточно малом времени разгона. Установка датчиков для организации каналов связи в системе замкнутого векторного управления электроприводом затруднительна из различных технических и экономических соображений. В связи с этим, более целесообразно применять бездатчиковые системы управления электроприводом УЭЦН [41].

На рисунке 1.2 предложена обобщенная структура АСУ УЭЦН, включающая в себя АСУ ТП верхнего уровня и планирующий уровень УЭЦН, подробная структура которых рассмотрена в [89], и нижний оперативный уровень управления которой включает в себя систему бездатчикового векторного регулирования ПЭД. на примере погружного синхронного двигателя с постоянными магнитами. Для простоты изложения представлен вариант компоновки без синус-фильтра и повышающего силового трансформатора (рисунок 1.2).

АСУ ТП верхнего уровня представляет собой информационно -вычислительный центр месторождения, выходными параметрами которого являются оптимальные показатели добычи скважины РОПТ, множество параметров С, характеризующих геологические особенности. Задачей планирующего уровня является выработка управленческих решений, направленных на обеспечение оптимальных параметров компонентов УЭЦН Уопт (проведение планово-предупредительных ремонтов, различных типовых технологических или геологических мероприятий) и оптимальных параметров режима работы УЭЦН Хопт (поддержание дебита, аварийное управление и т.д.) [89; 90].

ХОПТ, ¥ОПТ |

Г

Планирующий уровень УЭЦН

ропт,^

I

АСУ ТП

I

| верхнего уровня |

x

факт-

Прерывный регулятор верхнего уровня

Ю,

О-*

(-)А

Динамический идентификатор

РС

О

X = о

Блок регуляторов тока

П П

0

В

Ю Наблюдатель состояния

Оперативный уровень управления УЭЦН

Пс1

ШИМ

ПЧ

е

М

г

К ЭЦН

]

Рисунок 1.2 - Предлагаемая структура оперативного уровня управления УЭЦН с погружным СДПМ как подсистема нижнего уровня

АСУ ТП [Д105]

где РС - регулятор скорости; ШИМ - блок широтно-импульсной модуляции с преобразователем координат; ПЧ - преобразователь частоты; КЛ -кабельная линия; СДПМ - синхронный двигатель с постоянными магнитами.

*

*

*

ч

и

ч

ч

Прерывный регулятор реализует двухпозиционный закон регулирования с режимами заполнения скважины и откачки жидкости, формируя управляющее воздействие, основываясь на фактических текущих значениях множества Хфакт, включающего давление жидкости на входе насоса Рвх и дебит скважины Q. Сигнал регулятора верхнего уровня является входным для подсистемы векторного регулирования электропривода ПЭД [12].

В структурной схеме приняты следующие обозначения: - е = (иаЬсТ, \аЪсТ) - вектор электрических параметров (трехфазных значений токов и напряжений) на входе кабельной линии;

- в

Ят, и , J) - вектор оценок параметров математической модели

нестационарной динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами»;

т

- м = (юг,Мэм) - вектор переменных механической подсистемы

погружного электродвигателя.

Поскольку в рассматриваемой подсистеме УЭЦН нет средств измерения угловой скорости юг, положения 0 ротора и момента

сопротивления на валу Мс ПЭД, для получения вектора оценок

/ Л Л \ Т

неизмеряемых переменных состояния механической подсистемы 1юг, мс, 9)

может быть использован наблюдатель полного порядка, расширенный по вектору состояния, на основе явных математических моделей [14; 22; 63] динамической системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами».

Получение оценок неизмеряемых координат электропривода является, по существу, задачей идентификации нестационарной динамической системы. Нестационарность системы «длинный кабель - синхронный двигатель с постоянными магнитами» в прерывистых режимах эксплуатации

обусловлена различными климатическими и технологическими факторами. Так, для ПЭД 10 кВт при периоде откачки 10 мин относительный нагрев двигателя составляет 20 %. С ростом мощности ПЭД и времени откачки относительный нагрев возрастает нелинейной [93]. Это приводит к увеличению активного сопротивления кабельной линии и статорной обмотки на 5-20 % в зависимости от типоразмера ПЭД. Для низкодебитных скважин характерно засорение узлов УЭЦН механическими примесями, отложениями солей вследствие изменения термобарических условий при движении пластового флюида [93], что приводит к изменению параметров механической подсистемы ПЭД. Текущая идентификация (получение вектора оценок параметров В в режиме реального времени) выполняется блоком динамического идентификатора.

1.2 Разработка цифровых двойников как научная задача системного анализа и идентификации нестационарных динамических систем

Под системным анализом можно понимать совокупность методов и подходов к исследованию и синтезу сложных объектов. Задачей идентификации систем, или просто идентификации, является построение оптимальной (в смысле заданных критериев качества) математической модели системы по результатам измерений входных и выходных переменных, т. е. построение формализованного математического представления системы [81; 82].

Теория и практика идентификации систем изначально развивалась в рамках кибернетики - науки об управлении сложными динамическими системами, затем рассматривалась как раздел теории управления, а в настоящее время идентификация процессов и систем выступает как самостоятельное научное направление системных исследований [81]. Если известна структура динамической системы и задан некоторый класс моделей, задача идентификации сводится к оцениванию параметров и переменных

состояния системы по результатам наблюдений над входными и выходными переменными [28; 81].

В настоящее время при повсеместном усложнении технологических объектов за счет внедрения нового оборудования с целью повышения эффективности технологических процессов возникают конфликты между функциональными возможностями различных технических средств и их способностью функционировать с заданным качеством в заданном диапазоне изменения параметров, не создавая при этом недопустимых помех другим техническим средствам. В связи с этим ужесточаются требования, предъявляемые к функционированию устройств, обеспечивающих нормальный технологический процесс. К данным требованиям можно отнести быстродействие, точность, а самое важное - способность к быстрой адаптации и прогнозирование функционирования технической системы при изменении режимов работы.

В мировой практике в современных киберфизических, интеллектуальных системах начинают применяться новые нетрадиционные методы управления, включающие нечёткую логику, нейронные сети, экспертные системы и другие управляющие средства с элементами искусственного интеллекта, применение которых наряду с традиционным позволяет найти несколько иное применение, связанное с созданием информационных систем, параллельных реальным и предназначенных для оценки текущего характера процессов управления и своевременного выявления отклонений, что может обеспечить существенное повышение эффективности производственных и других управляемых процессов [49].

В современной научно-технической литературе для решения данных проблем, а также обеспечения прогнозирования работы электропривода в различных режимах работы и синтеза оптимальных алгоритмов управления предлагается использовать цифровые двойники электропривода [32; 43]. Под цифровым двойником понимается не только цифровая модель электропривода, но и совокупность двусторонних информационных связей с

реальным объектом [26]. Следовательно, задачей цифрового двойника является идентификация реальной динамической системы на основе наблюдаемых переменных состояния, получаемых от датчиков, в том числе и с применением методов машинного обучения [17; 20; 74; 77] для задач диагностики, мониторинга и анализа как типовых, так и нештатных динамических режимов электроприводов [33; 78], реализации современных систем управления сетевыми преобразователями [1; 62]. Таким образом, разработка цифровых двойников как программно-алгоритмических комплексов для комплексной оценки параметров и переменных состояния нестационарных динамических систем является задачей системного анализа.

1.3 Существующие подходы и методы оценивания переменных состояния синхронных двигателей с постоянными магнитами

На сегодняшний день бездатчиковый электропривод на базе синхронных машин с постоянными магнитами остается одной из наиболее актуальных и стремительно развивающихся технологий в электротехнике. Для линейных систем методы и алгоритмы идентификации переменных состояния в достаточной степени изучены [117; 123] и могут быть применены в инженерной практике, например, для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, описанного линейной математической моделью при соответствующих допущениях.

В случае СДПМ, модель которого описывается нелинейной системой, задача идентификации переменных состояния является сложной и на данный момент не решена в общем виде. Вследствие этого, на сегодняшний день существует довольно много подходов к проблеме восстановления вектора переменных состояния нелинейных динамических систем, обладающих своими достоинствами и недостатками и различающихся степенью сложности с точки зрения вычислений.

Отсутствие универсального метода идентификации переменных состояния СДПМ обуславливает необходимость определения наилучшего метода из представленных на данный момент в российских и зарубежных источниках на основе сравнительного анализа.

1.3.1 Наблюдатели Люенбергера

Наблюдатель, предложенный Давидом Люенбергером для линейных систем [123], нашел широкое применение в задачах векторного управления электроприводом, в частности, в схемах полеориентированного управления при питании электродвигателя от преобразователя частоты с векторной широтно-импульсной модуляцией [79; 112; 124]. Распространенность наблюдателя Люенбергера (Luenberger observer) обусловлена простотой математического описания и низкой вычислительной сложностью при реализации на цифровых сигнальных процессорах. Типовая структурная схема наблюдателя в системе электропривода изображена на рисунке 1.3 [124].

Ядром наблюдателя Люенбергера может выступать настраиваемая математическая модель как всего электродвигателя, построенная на усилении невязки токов статора объекта и модели, так и его механической подсистемы, например, в системах бездатчикового управления с регуляторами в скользящем режиме [31; 102; 126].

Рисунок 1.3 - Структурная схема типового наблюдателя Люенбергера

(наблюдатель потокосцепления) для СДПМ [124] где А - матрица системы, В - матрица управления, С - матрица наблюдаемых параметров, К - матрица коэффициентов наблюдателя, и -вектор управляющих воздействий, х - вектор переменных состояния, у -вектор наблюдаемых переменных состояния, х - вектор оценок переменных состояния, у - вектор оценок наблюдаемых переменных состояния

Несмотря на простоту реализации, высокую робастность и время отклика на возмущение, наблюдатель Люенбергера не получил широкого распространения в системах управления СДПМ. К основными проблемам наблюдателя в системах электропривода можно отнести снижение точности оценки неизмеряемых переменных состояния наблюдателем как на низких рабочих частотах вращения вала ротора электродвигателя, так и при наличии

шумов в измерительных каналах по сравнению с другими типами наблюдателей.

1.3.2 Наблюдатели на основе расширенного фильтра Калмана

Альтернативой классическому наблюдателю Люенбергера для систем электроприводов, к которым предъявляются высокие требования по качеству переходных процессов или характеризующихся сильной зашумленностью измерительных каналов, является расширенный фильтр Калмана (EKF, Extended Kalman filter). В работе [115] показано, что отработка синхронным сервоприводом режима реверса с системой управления, замкнутой по скорости через расширенный фильтр Калмана (РФК), происходит быстрее и с меньшим перерегулированием и пульсациями электромагнитного момента, чем системой управления, замкнутой через типовой наблюдатель потокосцепления (Люенбергера).

В инженерной практике расширенный фильтр Калмана получил распространение в системах векторного управления СДПМ с прямым управлением моментом, так как позволяет не только восстанавливать механические координаты вектора переменных состояния, но и производить идентификацию параметров схемы замещения [128], либо выполнять фильтрацию измеряемых электромагнитных переменных состояния в уже существующей системе электропривода.

Несмотря на явные преимущества расширенного фильтра Калмана по сравнению с наблюдателями потокосцепления (Люенбергера), его возможности при решении сильно нелинейных задач остаются ограниченными вследствие использования метода линеаризации, снижающего точность и устойчивость алгоритма фильтрации, а также оказывающего высокую вычислительную нагрузку на микроконтроллер при вычислении матрицы Якоби [60]. Как известно, данных недостатков лишен ансцентный фильтр Калмана (UKF, Uncented Kalman filter) (АФК).

В работах [103; 105] авторами был проведен сравнительный анализ ансцентного и расширенного фильтров Калмана для задач бездатчикового управления СДПМ. Как следует из статьи, РФК показывает лучшие характеристики в процессе пуска двигателя, однако АФК имеет выше точность оценки переменных состояния, особенно в переходных процессах, а также в условиях большей зашумленности измеренных сигналов и при неизвестном начальном положении ротора.

Анализ публикаций показывает, что в настоящее время для задач прямого управления моментом в системах бездатчикового электропривода именно АФК преобладает над расширенным фильтром. Это обусловлено низкими вычислительными затратами АФК в сравнении с РФК, позволяющими использовать более сложные и точные математические модели электродвигателя. Однако в случае простых задач все еще имеет место применение РФК, поскольку на практике настройка и оптимизация его параметров проще относительно АФК.

Наблюдатели, принцип работы которых основан на теории Калмановской фильтрации, характеризуются высокими вычислительными затратами и сложностью в настройке в сравнении с наблюдателями Люенбергера. При повышении порядка математической модели системы, например, в задачах идентификации динамических систем типа «длинный кабель - погружной электродвигатель» эти недостатки будут особенно существенны.

1.3.3 Наблюдатели на основе скользящих режимов

В настоящее время все большее распространение приобретают методы идентификации динамических систем на основе наблюдателей, работающих по принципу скользящих режимов (Sliding Mode Observers - SMO). В отечественной и зарубежной литературе [30; 109] рассматривается применение наблюдателей на основе скользящих режимов в линейных

моделях стационарных и нестационарных технических систем с целью идентификации дефектов (функционального диагностирования). Идея метода заключается в построении редуцированной модели исходной системы, которая обладала бы избирательной чувствительностью к дефектам и возмущениям, с целью синтеза отказоустойчивой системы управления.

При построении систем управления СДПМ наблюдатели на основе скользящих режимов, как правило, представляют собой наблюдатели потокосцепления постоянного магнита ротора (или противо-ЭДС двигателя) для получения оценки скорости вращения ротора [63; 111; 130]. К достоинствам наблюдателей на основе скользящего режима можно отнести простую структуру, высокую робастность и хорошие динамические свойства. Основной недостаток наблюдателей на основе скользящих режимов -существенные пульсации и искажение гармонического состава оцениваемых величин, поэтому в схемах классических скользящих наблюдателей (рисунок 1.4) предусмотрен фильтр низких частот. Тем не менее, использование пассивных фильтров приводит к фазовой задержке и ослаблению амплитуды сигналов, что негативно сказывается на динамических характеристиках наблюдателя.

Рисунок 1.4 - Структурная схема наблюдателя на основе скользящих режимов в классическом варианте исполнения [104]

Современные варианты реализации наблюдателя на основе скользящих режимов включают в себя различные способы для снижения пульсаций сигналов. Так, в работе [104] предложено заменить в структуре наблюдателя

релейную функцию сигмоидной и применить адаптивный фильтр нижних частот с переменной частотой среза, зависящей от оценки положения ротора. Идеи применения нечеткой логики, схем фазовой автоподстройки частоты или сигмоидных функций в структуре наблюдателя на основе скользящих режимов в различных вариантах исполнения [121; 134; 135] получили значительное распространение в системах управления СДПМ.

К недостаткам наблюдателей на основе скользящих режимов можно отнести сильную зашумленность сигналов оценки переменных состояния (особенно остро эта проблема проявляется при работе двигателя на низких скоростях, что выражается в возрастании пульсаций электромагнитного момента), свойственную любым скользящим режимам, а также существенное усложнение структуры наблюдателя при попытках преодолеть эту проблему. Включение в структуру наблюдателя блока нечеткой логики ведет к увеличению вычислительных затрат при его реализации на микроконтроллере, а также требует привлечения опытного эксперта для настройки лингвистических правил.

1.3.4 Наблюдатели возмущений

Как уже отмечалось ранее, в сложных эксплуатационных условиях электродвигатель подвержен влиянию как внешних возмущений, так и вариации внутренних параметров, которые оказывают значительное влияние на качество функционирования электродвигателя. При этом, они могут быть существенно нелинейны, что сильно усложняет их количественную оценку, а моделирование некоторой аналитической или эмпирической приближенной функцией может быть вовсе недоступно.

Идентификация сложных возмущений может быть осуществлена с помощью наблюдателей возмущений (Disturbance observer). Данные наблюдатели могут быть применены для широкого круга задач. Они могут включать в себя, например, робастное управление скоростью

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Попов Евгений Игоревич, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Александров, И.В. Синтез системы управления сетевым преобразователем с ограниченным уровнем выходного импеданса в a-b-c системе координат / И.В. Александров, О.В. Нос, И.А. Баховцев, Н.А. Севостьянов // Интеллектуальная электротехника. - 2022. - № 4(20). - С. 421.

2. Антипин, М.Н. Результаты внедрения циклической эксплуатации УЭЦН в ОАО «Самотлорнефтегаз» / М.Н. Антипин // ПТНЖ «Инженерная практика». - 2011. - № 5. - С. 74-80.

3. Анучин, А.С. Системы управления электроприводов / А.С. Анучин. - Москва : Издательский дом МЭИ, 2015. - 373 с.

4. Баландин, М.Ю. Методы Решения СЛАУ большой размерности / М.Ю. Баландин, Э.П. Шурина. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2000. - 70 с.

5. Белодедов, М.В. Методы проектирования цифровых фильтров / М.В. Белодедов. - Волгоград : Издательство Волгоградского государственного университета, 2004. - 64 с.

6. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / Л.А. Бессонов. - Москва : Гардарики, 2007. - 701 с.

7. Боловин Е.В. Разработка алгебраических методов идентификации параметров асинхронных двигателей на основе дискретных моделей: 05.09.03, 05.09.01 : дисс. ... канд. техн. наук / Е. В. Боловин: Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск, 2018. -271 с.

8. Бортаковский, А.С. Аналитическая геометрия в примерах и задачах / А.С. Бортаковский, А.В. Пантелеев. - Москва : Высшая школа, 2005. - 496 с.

9. Бортаковский, А.С. Линейная алгебра в примерах и задачах / А.С. Бортаковский, А.В. Пантелеев. - Москва : Высшая школа, 2005. - 591 с.

10. В., Д.А. Анализ причин усталостных сломов валов

электроприводных центробежных насосов / Д.А. В., Ивановский В. Н., К.С. В. и др. // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - 2018. - № 2. - С. 27-33.

11. Васюков, В.Н. Общая теория связи / В.Н. Васюков. -Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2017. - 580 с.

12. Виноградов, А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А.Б. Виноградов. - Иваново : ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2008. -298 с.

13. Воевода, А.А. Разработка линейной системы управления тяговой винтомоторной группы для БПЛА / А.А. Воевода, Ю.П. Филюшов, В.Ю. Филюшов // Информатика и автоматизация. - 2024. - Т. 5. - № 23. - С. 14541484.

14. Володин, Е.В. Наблюдатели в системах векторного управления синхронным частотно-регулируемым приводом герметичного насоса / Е.В. Володин, О.И. Осипов // Электротехнические системы и комплексы. - 2017. -№ 3. - С. 17-22.

15. Гантмахер, Ф.Р. Теория матриц / Ф.Р. Гантмахер. - Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 560 с.

16. Глазырин, А. С. Исследование погрешности различных вариантов построения цифровых моделей апериодических звеньев компонентов электротехнических комплексов / А. С. Глазырин, Е. И. Попов, В. А. Копырин, С. Н. Кладиев Современные проблемы машиностроения: // XVI Международная научно-техническая конференция 27 нояб. - 1 дек. 2023 г. -Томск, 2023. - С. 131-135.

17. Глазырин, А.С. Способы и алгоритмы эффективной оценки переменных состояния и параметров асинхронных двигателей регулируемых электроприводов: 05.09.03: дис. ... д-ра тех. наук / А.С. Глазырин: Национальный исследовательский Томский политехнический университет. -Томск, 2016. - 376 с.

18. Глазырин, А.С. Оптимизация порядка редуцированной динамической модели ненагруженного нефтепогружного кабеля на основе аппроксимации амплитудно-частотной характеристики / А.С. Глазырин, Ю.Н. Исаев, С.Н. Кладиев и др. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2021. - Т. 332. - № 9. - С. 154-167.

19. Глазырин, А.С. Переходные процессы в электротехническом комплексе добывающей скважины с внутрискважинным компенсатором реактивной мощности / А.С. Глазырин, Исаев Ю.Н., В.А. Копырин и др. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2023. - Т. 334. - № 5. - С. 169-180.

20. Глазырин, А.С. Разработка наблюдателя полного порядка с оперативным мониторингом момента сопротивления для погружных асинхронных электродвигателей / А.С. Глазырин, С.Н. Кладиев, К.С. Афанасьев и др. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2018. - Т. 329. - № 2. - С. 118-126.

21. Глазырин, А.С. Разработка наблюдателя угловой скорости и момента сопротивления на валу для синхронных двигателей с постоянными магнитами с повышенной устойчивостью к параметрическим возмущениям / А.С. Глазырин, Е.И. Попов, В.А. Копырин и др. // Электротехнические системы и комплексы. - 2024. - № 4(65). - С. 47-54.

22. Глазырин, А.С. Разработка наблюдателя угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу регулируемого синхронного двигателя с постоянными магнитами, питающегося через длинный кабель / А.С. Глазырин, Е.И. Попов, В.А. Копырин и др. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2024. - Т. 335. - № 11. - С. 237-257.

23. Глазырин, А.С. Сравнительный анализ частотных характеристик вариантов построения цифровых моделей фильтров нижних частот компонентов электротехнических комплексов / А.С. Глазырин, Е.И. Попов, С.. Попов и др. // Известия Томского политехнического университета.

Промышленная кибернетика. - 2024. - Т. 2. - № 3. - С. 9-19.

24. Глазырин, А.С. Сравнительный анализ частотных характеристик вариантов построения цифровых моделей апериодических звеньев компонентов электротехнических комплексов / А.С. Глазырин, Е.И. Попов, С.С. Попов и др. // Известия томского политехнического университета. Промышленная кибернетика. - 2024. - Т. 2. - № 2. - С. 17-28.

25. Голуб, Д. Матричные вычисления / Д. Голуб, Ч. Ван Лоун. -Москва : Мир, 1999. - 548 с.

26. ГОСТ Р 57700.37-2021. Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утв. и вв. в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 сентября 2021 г. № 979-ст : введен впервые : дата введения 2022-01-01. - Москва: Стандартинформ . - Текст : непосредственный.

27. Гребенюк, К.А. Основные виды шумов в электронных полупроводниковых приборах / К.А. Гребенюк // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. - 2012. - Т. 12. - № 1. - С. 63-65.

28. Дилигенская, А.Н. Идентификация объектов управления / А.Н. Дилигенская. - Самара : Самарский государственный технический университет, 2009. - 136 с.

29. Ершов, М.С. Новые технологии и современное оборудование в электроэнергетике нефтегазовой промышленности / М.С. Ершов, И.В. Белоусенко. - Москва : Недра, 2007. - 477 с.

30. Жирабок, А.Н. Диагностирование линейных динамических систем: подход на основе скользящих наблюдателей / А.Н. Жирабок, А.В. Зуев, А.Е. Шумский // Автоматика и телемеханика. - 2020. - № 2. - С. 18-35.

31. Завьялов, В.М. Разработка и исследование быстродействующих нелинейных регуляторов для синхронных двигателей с постоянными магнитами / В.М. Завьялов, Д.В. Бевз // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2022. - Т. 25. - № 3.

- С. 69-76.

32. Захаров, А.В. Применение технологии цифровых двойников при разработке тяговых асинхронных электродвигателей / А.В. Захаров, А.М. Зайцев, А.С. Кобелев и др. // Электротехника. - 2022. - № 4. - С. 26-33.

33. Зюзев, А.М. Динамические симуляторы в задачах диагностики штанговых глубинно-насосных установок / А.М. Зюзев, С.И. Текле // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2022. - Т. 333. - № 1. - С. 168-177.

34. Ивановский, В.Н. Учет условий эксплуатации при проектировании периодических режимов работы скважины, оборудованных УЭЦН / В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, С.Б. Якимов, А.А. Клусов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - 2013. - № 6. -С. 33-39.

35. Кабанихин, С.И. Обратные и некорректные задачи / С.И. Кабанихин. - Новосибирск : Сибирское научное издательство, 2009. - 457 с.

36. Калафат, О.С. Применение кратковременного периодического режима работы установок электроцентробежных насосов на скважинах Горшковской площади Приобского месторождения / О.С. Калафат // Проблемы геологии и освоения недр: труды ХУШ Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых. -Томск : Изд-во ТПУ, 2014. - С. 92-94.

37. Калман, Р.Е. Идентификация систем с шумами / Р.Е. Калман // Успехи математических наук. - 1985. - Т. 40. - № 4. - С. 25-42.

38. Камалетдинов, Р.С. Механизированная добыча нефти: новые вызовы - новые решения / Р.С. Камалетдинов // Деловой журнал Neftegaz.RU. - 2023. - Т. 136. - № 4. - С. 42-47.

39. Каширских, В.Г. Динамическая идентификация асинхронных двигателей / В.Г. Каширских. - Кемерово : Типография ГУ КузГТУ, 2005. -138 с.

40. Кладиев, С.Н. Обзор и критический анализ современного

состояния и путей развития технологического процесса добычи нефти электроприводным способов в прерывистых режимах эксплуатации мало- и среднедебитных скважин / С.Н. Кладиев // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2023. - Т. 334. -№ 8. - С. 220-231.

41. Кладиев, С.Н. Обзор и критический анализ современного состояния и путей совершенствования систем электропитания и автоматического управления установок электроцентробежных насосов в прерывистых режимах эксплуатации нефтяных скважин / С.Н. Кладиев // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2023. - Т. 334. - № 9. - С. 203-215.

42. Ковалев, А.Ю. Электротехнологические установки для нефтедобычи / А.Ю. Ковалев, Е.М. Кузнецов, В.В. Аникин. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2015. - 160 с.

43. Ковалев, В.З. Цифровой двойник погружного электродвигателя на основе методов планирования эксперимента / В.З. Ковалев, Э.И. Хусаинов, Е.С. Балыков и др. // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2022. - Т. 18. - № 2. - С. 32-44.

44. Козлова Л.Е. Разработка нейросетевого наблюдателя угловой скорости ротора в электро-приводе по схеме ТРН-АД : 05.09.03 : дис. ... канд. техн. наук / Л. Е. Козлова: Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск, 2016. - 144 с.

45. Коновалов, В.И. Идентификация и диагностика систем / В.И. Коновалов. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 163 с.

46. Коплярова, Н.В. Непараметрические модели и алгоритмы управления нелинейными системами класса Винера и Гаммерштейна / Н.В. Коплярова. - Красноярск : Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский федеральный университет», 2016. - 173 с.

47. Копылов, И.П. Электрические машины / И.П. Копылов. - Москва : Высшая школа. Логос, 2000. - 607 с.

48. Копырин, В.А. Повышение эффективности использования электроэнергии погружным оборудованием высокодебитных скважин / В.А. Копырин // Омский научный вестник. - 2018. - № 3 (159). - С. 47-51.

49. Копырин, В.А. Концепция управления электроприводами на основе искусственных нейронных сетей и цифровых двойников / В.А. Копырин, Е.И. Попов // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: материалы Нац. с межд. уч. науч.-практ. конф. - Тюмень, 2023. - С. 309-312.

50. Копырин, В.А. Оптимизация режимов потребления реактивной мощности установками электроцентробежных насосов / В.А. Копырин, О.В. Смирнов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2018. - № 4. - С. 450-458.

51. Костарев, Н.А. Применение численного моделирования для анализа эффективности греющего кабеля при добыче высоковязкой нефти / Н.А. Костарев, Н.М. Труфанова // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2023. - Т. 334. - № 2. - С. 99-110.

52. Куксенко, С.П. Итерационные методы решения системы линейных алгебраических уравнений с плотной матрицей / С.П. Куксенко, Т.Р. Газизов. - Томск : Томский государственный университет, 2007. - 208 с.

53. Латыпов, И.С. Увеличение пропускной способности электрической сети и повышение энергоэффективности действующей электроэнергетической системы нефтегазопромысловых потребителей / И.С. Латыпов, В.В. Сушков, Г.А. Хмара и др. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2022. - Т. 333. -№ 4. - С. 236-247.

54. Линник, Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений / Ю.В. Линник. - Москва : Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. - 334 с.

55. Лихачёва, Е.А. Надежность погружных нефтяных насосов при периодической эксплуатации / Е.А. Лихачёва, В.Г. Островский, Н.А. Лыкова и др. // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. - 2021. - Т. 6. - № 1. - С. 5458.

56. Лосев, Ф.А. Оценка динамической устойчивости погружных установок электроцентробежных насосов / Ф.А. Лосев, А.С. Мартьянов, В.В. Сушков // Актуальные вопросы энергетики: материалы Международной научно-практической конференции. - Омск, 2017. - С. 303-306.

57. Лосев, Ф.А. Оценка устойчивости объектов нефтяных месторождений при различных несимметричных провалах напряжения / Ф.А. Лосев, В.В. Сушков // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2020. - № 2. - С. 5-12.

58. Малышенко, А.М. Системы автоматического управления с избыточной размерностью вектора управления: определение и цели использования / А.М. Малышенко // Научный вестник НГТУ. - 2014. - № 4. -С. 31-40. 001: 10.17212/1814-1196-2014-4-31-40.

59. Меньшов, Б.Г. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности: учебник для вузов / Б.Г. Меньшов, М.С. Ершов, А.Д. Яризов. - Москва : Недра, 2000. - 487 с.

60. Мороз, А.Н. Сопоставительный анализ ансцентного и расширенного фильтров Калмана при вторичной обработке информации в спутниковых радионавигационных системах / А.Н. Мороз, П.А. Хмарский, С.А. Шабан, О.В. Сидорович // Доклады БГУИР. - 2014. - № 4. - С. 66-72.

61. Нестационарные системы автоматического управления: анализ, синтез и оптимизация / Под ред. К. А. Пупкова и Н. Д. Егупова. - Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. - 632 с.

62. Нос, О.В. Синтез алгоритма управления автономной системой энергоснабжения с использованием кватернионов / О.В. Нос, А.В. Коровин, С.В. Кучак // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2022. - Т. 333. - № 1. - С. 7-14.

63. Нос, О.В. Синтез наблюдателя электродвижущей силы вращения синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов с переключаемой структурой и самонастраивающимися подсистемами фильтрации и оценки углового положения / О.В. Нос, Т.В. Пудкова, Н.И. Нос // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2024. - Т. 24. - № 3. - С. 415-423.

64. Нугаев, И.Ф. Управление процессами скважинной добычи нефти на основе каскадных алгоритмов / И.Ф. Нугаев, В.И. Васильев // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2015. - Т. 16. - № 5. - С. 321326.

65. Нугаев, И.Ф. Математическое моделирование процессов нефтедобычи в скважинах на базе УЭЦН / И.Ф. Нугаев, К.Ф. Тагирова // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. -2018. - № 12. - С. 44-49.

66. Основные технико-экономические показатели добычи нефти по способам эксплуатации и категориям скважин // Федеральная служба государственной статистики: [сайт] . - URL: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/pok107_Calendar1_2022.xls. (Дата обращения 01.

67. Пантелеев, А.В. Методы оптимизации в примерах и задачах / А.В. Пантелеев, Т.А. Летова. - Москва : Высшая школа, 2005. - 544 с.

68. Пантелеев, А.В. Метаэвристические стратегии и алгоритмы глобальной оптимизации / А.В. Пантелеев, Д.В. Скавинская. - Москва : Факториал, 2023. - 564 с.

69. Пантелеев, А.В. Обыкновенные дифференциальные уравнения в примерах и задачах / А.В. Пантелеев, Ф.С. Якимова, А.В. Босов. - Москва : Высшая школа, 2001. - 376 с.

70. Пат. 2825800 РФ, СПК H02P 21/18. Устройство получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала оценки момента сопротивления на валу синхронного электродвигателя с постоянными

магнитами / Глазырин А. С., Боловин Е. В., Кладиев С. Н., Копырин В. А., Ковалев В. З., Филипас А. А., Тимошкин В. В., Архипова О. В., Попов С. С., Попов Е. И., Набунский И. А, Кузнецов М. С., Раков И. В. - № 2024102836; заявл. 06.02.24, опубл. 29.08.24.

71. Пат. 2832962 РФ Способ получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала оценки момента сопротивления на валу синхронного электродвигателя с постоянными магнитами / Глазырин А. С., Копырин В. А., Попов Е. И., Попов С. С., Боловин Е. В., Кладиев С. Н., Филипас А. А., Тимошкин В. В., Ковалев В. З., Архипова О. В., Набунский И. А., Раков И. В., Кулеш Ю. О. - № 2024104493; заявл. 22.02.2024., опубл. 13.01.25.

72. Попов, Е.И. Влияние методов дискретизации на обусловленность информационной матрицы и характер формирования гиперсфер ошибок в задачах оценивания параметров по малому числу наблюдений / Е.И. Попов, А.С. Глазырин, В.А. Копырин // Системы анализа и обработки данных. -2025. - Т. 97. - № 1. - С. 85-104.

73. Прогноз долгосрочного социально-экономического развития РФ на период до 2030 года. URL: http://static.government.ru/media/files/41d457592e04b76338b7.pdf (дата обращения 15.09.2024).

74. 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 Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2023. - Т. 334. - № 10. - С. 219-231.

75. Рожкова, С.В. Оптимальная непрерывно-дискретная передача сигнала по каналам с памятью при наличии бесшумной обратной связи / С.В. Рожкова // Известия Томского политехнического университета. - 2012. -Т. 321. - № 5. - С. 6-10.

76. Рулевский, В.М. Энергоэффективные системы электропитания

глубоководных телеуправляемых подводных аппаратов : 05.09.03 : дис. ... д-ра тех. наук / В.М. Рулевский: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. - Томск, 2019. - 352 с.

77. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021665731 Российская Федерация. Программа для ЭВМ для идентификации параметров асинхронной машины с помощью модифицированного метода дифференциальной эволюции с ограничением многомерного поискового пространства: № 2021665009: заявл. 29.09.2021 : опубл. 01.10.2021 / Д. С. Буньков, Д. И. Антяскин, А. С. Глазырин [и др.] .

78. Семенов А.В., Зюзев А.М., Текле С.И. Симулятор штанговой глубинно насосной установки: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020666580, 11.12.2020, заявка № 2020665912, 4 дек 2020. Федеральный институт промышленной собственности.

79. Семыкина, И.Ю. Современные бездатчиковые методы оценивания положения неподвижного ротора синхронного двигателя с постоянными магнитами / И.Ю. Семыкина, А.В. Тарнецкая // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2017. - Т. 2. -№ 120. - С. 126-133.

80. Сергеев, В.Л. Непараметрический метод учета априорной информации при идентификации стохастических систем : 05.13.01 : дис. ... д-ра техн. наук / В. Л. Сергеев : Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. - Томск, 2000.

81. Сергеев, В.Л. Интегрированные системы идентификации / В.Л. Сергеев. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2011. -198 с.

82. Сергеев, В.Л. Системные основы управления процессами нефтегазодобычи / В.Л. Сергеев. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 144 с.

83. Сидоров, А.В. Влияние резонансных явлений на технический ресурс асинхронных электродвигателей при импульсных перенапряжениях /

А.В. Сидоров, В.В. Сушков, С.В. Сидоров, И.С. Сухачев // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2023. -Т. 19. - № 1. - С. 5-13.

84. Сипайлов, В.А. Оптимальное управление установкой электроцентробежного насоса с частотно-регулируемым асинхронным приводом / В.А. Сипайлов, Букреев В.Г., Сипайлова Н.Ю. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2009. - № 4. - С. 66-69.

85. Сипайлов, Г.А. Электрические машины (специальный курс) / Г.А. Сипайлов, Е.В. Кононенко, В.А. Хорьков. - Москва : Высшая школа, 1987. -287 с.

86. Соловьев, И.Г. Идентификация гидродинамической модели скважины с электроцентробежным насосом по данным контроля возмущённых режимов эксплуатации / И.Г. Соловьев, Д.А. Говорков, В.Р. Цибульский // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2020. - Т. 331. - № 5. - С. 181-192.

87. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. // Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т1. - Москва: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.

88. Станции управления Электон-05. Руководство по эксплуатации. ЦТКД 388 РЭ. Версия 18.24 для асинхронного и вентильного двигателя. -Радужный : ЗАО «Электон», 2017.

89. Тагирова, К.Ф. Концептуальные основы автоматизации управления установками электроцентробежных насосов нефтедобывающих скважин / К.Ф. Тагирова, И.Ф. Нугаев // Мехатроника, автоматизация, управление . - 2020. - Т. 21. - № 2. - С. 102-109.

90. Тагирова, К.Ф. Современные интеллектуальные информационные технологии в нефтяной промышленности / К.Ф. Тагирова, И.С. Шалупов, А.М. Вульфин // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2022. - Т. 26. - № 3(97). - С. 7889.

91. Тихонов, А.Н. Методы решения некорректных задач / А.Н. Тихонов, Арсенин В.Я. - Москва : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 285 с.

92. Ткачук, Р.Ю. Нейросетевая идентификация и диагностика электрических машин в условиях сильных импульсных помех / Р.Ю. Ткачук, А.С. Глазырин, В.И. Полищук и др. // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2011. - № 2. - С. 282-285.

93. Уразаков, К.Р. Моделирование тепловых процессов в погружном двигателе электроцентробежного насоса, работающего в периодическом режиме / К.Р. Уразаков, М.В. Рукин, А.О. Борисов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2023. - Т. 334. -№ 3. - С. 62-71.

94. Уткин, В.И. Скользящие режимы и их применение в системах с переменной структурой / В.И. Уткин. - Москва : Изд-во «Наука», 1974. -272 с.

95. Феофилактов, С. Высокоточные системы погружной телеметрии для проведения гидродинамических исследований / С. Феофилактов // Нефтегазовая вертикаль. - 2011. - № 11. - С. 62-63.

96. Фурсов В.А., Гошин Е.В. Адаптивная идентификация по малому числу наблюдений с контролем обусловленности / XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014, Москва, 16-19 июня 2014. С. 2720-2727.

97. Фурсов, В.А. Идентификация систем по малому числу наблюдений / В.А. Фурсов. - Самара : Изд-во СГАУ, 2007. - 81 с.

98. Фурсов В.А. Идентификация моделей систем формирования изображений по малому числу наблюдений : 05.13.16 : дис. ... д-ра техн. наук /В. А. Фурсов: Институт систем обработки изображений Российской Академии Наук. - Самара, 1999. - 284 с.

99. Эйкхофф, П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния / П. Эйкхофф. - Москва : Изд-во «Мир»,

1975. - 681 с.

100. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года / утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 9 июня 2020 г., № 1523-р. - Москва, 2020. - 93 с.

101. Apte, A.A. Speed control of PMSM using disturbance observer / A.A. Apte, V.A. Joshi, R.A. Walambe, A.A. Godbole // IFAC-PapersOnLine. - 2016. -Vol. 49. - № 1. - P. 308-313.

102. Bakhti, I. Robust sensorless sliding mode control with Luenberger observer design applied to permanent magnet synchronous motor / I. Bakhti, S. Chaouch, A. Makouf, T. Douadi // 5th International Conference on Systems and Control. - Marrakesh, Morocco, 2016. - P. 204-210.

103. Borsje, P. A comparative study of Kalman filtering for sensorless control of a permanent-magnet synchronous motor drive / P. Borsje, T.F. Chan, Y.K. Wong, S.L. Ho // IEEE International Conference on Electric Machines and Drives. - San Antonio, TX, USA, 2005. - P. 815-822.

104. Chen, Y. A sliding mode speed and position observer for a surface-mounted PMSM / Y. Chen, M. Li, Y. Gao, Z. Chen // ISA Transactions. - 2019. -Vol. 87. - P. 17-27.

105. Chen, Z. Sensorless direct torque control of PMSM using unsected Kalman filter / Z. Chen, L. Wang, X. Liu // Proceedings of the 18th World Congress The International Federation of Automatic Control. - Milano, Italy, 2011. - P. 4380-4385.

106. Dai, Y. Disturbance-observer based prescribed-performance fuzzy sliding mode control for PMSM in electric vehicles / Y. Dai, S. Ni, D. Xu et al. // Engineering Applications of Artificial Intelligence. - 2021. - Vol. 104. -P. 104361. DOI: 10.1016/j.engappai .2021.104361.

107. Dong, H. Composite disturbance-observer-based control and control for high speed trains with actuator faults / H. Dong, X. Lin, X. Yao, B. Ning // Asian Journal of Control. - 2018. - Vol. 20. - P. 735-745.

108. Fletcher, R. Function minimization by conjugate gradients / R.

Fletcher, C.M. Reeves // The Computer Journal. - 1964. - Vol. 7. - № 2. - P. 149154.

109. Floquet, T. On the robust fault detection via a sliding mode disturbance observer / T. Floquet, J. Barbot, W. Perruquetti, M. Djemai // Intern. J. Control. - 2004. - Vol. 77. - P. 622-629.

110. Français, D. DAQ M Series NI USB-621x User Manual Bus-Powered M Series USB Devices NI USB-621x User Manual / D. Français. - Texas, 2009. -204 p.

111. Gaballah, M.M. Chattering-free sliding mode observer for speed sensorless control of PMSM / M.M. Gaballah, M. El Bardini, M. Sharaf // Applied Computing and Informatics. - 2017. - Vol. 13. - № 2. - P. 169-174.

112. Grouz, F. Speed sensorless IFOC of PMSM based on adaptive Luenberger observer / F. Grouz, L. Sbita // International Journal of Computer and Information Engineering. - 2010. - Vol. 4. - № 8. - P. 1256-1262.

113. Hadamard, J. Sur les Problèmes aux Dérivées Partielles et Leur Signification Physique / J. Hadamard // Princeton University Bulletin. - 1902. -Vol. 13. - P. 49-52.

114. Hou, Q. Composite super-twisting sliding mode control design for PMSM speed regulation problem based on a novel disturbance observer / Q. Hou, S. Ding, X. Yu // IEEE Transactions on Energy Conversion. - 2021. - Vol. 116. -P. 203-217.

115. Huang, M.C. The comparison of sensorless estimation techniques for PMSM between extended Kalman filter and flux-linkage observer / M.C. Huang, A.J. Moses, F. Anayi // Twenty-First Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition. - Dallas, TX, USA, 2006. - P. 654-659.

116. Iudin, R. Software Complex for Sensorless Control of an Electrical Submersible Pump / R. Iudin, A. Petrochenkov, E. Solodkiy et al. // IEEE Sensors Journal. - 2024. - Vol. 24. - № 1. - P. 830-843. DOI: 10.1109/JSEN.2023.3331354.

117. Kalman, R.E. A New Approach to Linear Filtering and Prediction

Problems / R.E. Kalman. - 1960.

118. Khlaief, A. A MRAS-based stator resistance and speed estimation for sensorless vector controlled IPMSM drive / A. Khlaief, M. Boussak, A. Chaari // Electric Power Systems Research. - 2014. - Vol. 108. - P. 1-15.

119. Konopczynski, M.R. ESPs and Intelligent Completions / M.R. Konopczynski, W.R. Moore, J.J. Hailstone // SPE Annual Technical Conference and Exhibition. - San Antonio, Texas, 2002.

120. Korzonek, M. A review on MRAS-type speed estimators for reliable and efficient induction motor drives / M. Korzonek, G. Tarchala, T. Orlowska-Kowalska // ISA Transactions. - 2019. - Vol. 93. - P. 1-13. DOI: 10.1016/j.isatra.2019.03.022.

121. Lin, S. An adaptive sliding-mode observer with a tangent function-based PLL structure for position sensorless PMSM drives / S. Lin, W. Zhang // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. - 2017. - Vol. 88. -P. 64-74.

122. Lu, E. Disturbance rejection control for PMSM using integral sliding mode based composite nonlinear feedback control with load observer / E. Lu, S. Wang, W. Zhang, C. Luo // ISA Transactions. - 2021. - Vol. 116. - P. 203-217.

123. Luenberger, D.G. Observing the state of linear system / D.G. Luenberger // IEEE Trans. Mil. Electron. - 1964. - Vols. Mil-8, April. - P. 74-80.

124. Luo, R. Optimized Luenberger Observer-Based PMSM Sensorless Control by PSO / R. Luo, Z. Wang, Y. Sun // Modelling and Simulation in Engineering. - 2022. - Vol. 2022. DOI: 10.1155/2022/3328719.

125. Pollock, D.S.G. Wiener-Kolmogorov filtering, frequency-selective filtering, and polynomial regression / D.S.G. Pollock // Econometric Theory. -2007. - № 23. - P. 71-88.

126. Saihi, L. Robust sensorless sliding mode control of PMSM with MRAS and Luenberger extended observer / L. Saihi, A. Boutera // Proceedings of 2016 8th International Conference on Modelling, Identification and Control, ICMIC 2016. - Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. -

P. 174-179.

127. Tan, L.N. Neural network observers and sensorless robust optimal control for partially unknown PMSM with disturbances and saturating voltages / L.N. Tan, T.P. Cong, D.P. Cong // IEEE Transactions on Power Electronics. -2021. - Vol. 36. - № 10. - P. 12045-12056.

128. Tety, P. A robust extended Kalman filter for speed-sensorless control of a linearized and decoupled PMSM drive / P. Tety, A. Konate, O. Asseu // Engineering. - 2015. - Vol. 7. - P. 691-699.

129. Vesely, I. MRAS identification of permanent magnet synchronous motor parameters / I. Vesely, L. Vesely, Z. Bradac // IFAC-PapersOnLine. - 2018. - Vol. 51. - № 6. - P. 250-255.

130. Wang, G. A new speed adaptive estimation method based on an improved flux sliding-mode observer for the sensorless control of PMSM drives / G. Wang, H. Zhan // ISA Transactions. - 2022. - Vol. 128. - P. 675-685.

131. Wang, M.S. Sensorless speed control of permanent magnet synchronous motors by neural network algorithm / M.S. Wang, I.N. Syamsiana, F.C. Lin // Mathematical Problems in Engineering. - 2014. - Vol. 2014. DOI: 10.1155/2014/321892.

132. World Energy Outlook 2023. URL: https://iea.blob.core.windows.net/assets/42b23c45-78bc-4482-b0f9-eb826ae2da3d/WorldEnergyOutlook2023.pdf (дата обращения 15.09.2024).

133. Yang, Q. Neural network dynamic surface position control of n-joint robot driven by PMSM with unknown load observer / Q. Yang, H. Yu, X. Meng, Y. Shang // IET Control Theory & Applications. - 2022. - Vol. 16. - P. 12081226.

134. Ye, S. A novel fuzzy flux sliding-mode observer for the sensorless speed and position tracking of PMSMs / S. Ye // Optik. - 2018. - Vol. 171. -P. 319-325.

135. Ye, S. Fuzzy sliding mode observer with dual SOGI-FLL in sensorless control of PMSM drives / S. Ye // ISA Transactions. - 2019. - Vol. 94. - P. 161-

136. Zolfaghari, V. Neural network-based sensorless direct power control of permanent magnet synchronous motor / V. Zolfaghari, S.A. Taher, D.V. Munuz // Ain Shams Engineering Journal. - 2016. - Vol. 7. - № 2. - P. 729-740.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПАТЕНТЫ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СВИДЕТЕЛЬСТВА РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ

ДЛЯ ЭВМ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

RU2024668843

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Номер регистрации (свидетельства): 2024668843 Дата регистрации: 12.08.2024 Номер и дата поступления заявки: 2024668099 31.07.2024 Дата публикации и номер бюллетеня: 12.082024 Бюл № 8 Контактные реквизиты: [e-mail] . [phone]

Автор* ы):

Власова Екатерина Петровна (1Ш), Пермяков Михаил Олегович (1Ш), Чамин Дмитрий Евгеньевич (1Ш), Попов Евгений Игоревич (Яи). Копырии Владимир Анатольевич (Ни) Правообладатель! и):

Копырии Владимир Анатольевич (Н.Ц)

Название программы для ЭВМ:

«Моделирование режимов работы электротехнического комплекса электропривода насосного агрегата»

Реферат:

Программа предназначена для моделирования режимов работ ы электропривода насосного агрегата в составе электротехнического комплекса, включающего источник питания, трансформатор, кабельную линию, компенсирующее устройство с возможностью графического вывода переходных электрических и механических характеристик. Также в программе реализована функция ташки данных о переходных характеристиках в файл. Вводными данными для расчета являются номинальные (реальные) параметры электрооборудования и насоса. Целевой аудиторией нрофаммы являются обучающиеся и преподаватели высших учебных заведений, инженеры и энергетики промышленных и сервисных компаний, танимаюшиеся подбором оборудования. Тип ЭВМ: IBM РС-совмест. ПК. ОС: Windows 7 и выше.

Язык программирования: Mathcad

Объем программы для ЭВМ: 221 КБ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

RU2025687378

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Номер регистрации (свидетельства): 2025687378 Дата регистрации: 09.10.2025 Номер и дата поступления заявки: 2025680271 07.08.2025 Дата публикации и номер бюллетеня: 09.10.2025 Бюл. № 10 Контактные реквизиты: [e-mail], [phone]

Автор<ы):

Попов Евгений Игоревич (Яи), Боловин Евгений Владимирович (1Ш). Глазырин Александр Савельевич (1Ш). Коаырин Владимир Анатольевич (1Ш), Евстропов Станислав Олегович (1Ш) 11 равообладателы и>:

Копырин Владимир Анатольевич (1Ш)

Название программы для ЭВМ:

«Динамическое оценивание электромагнитных параметров синхронного двигателя с постоянными магнитами»

Реферат:

Программа предназначена для косвенного оценивания электромагнитных параметров синхронного двигателя с постоянными магнитами, включающих активное сопротивление и индуктивность обмотки статора. Программа применяется в области образования, науки и инженерном деле. Функции программы: запись данных в файл и графический вывод переходных электрических и механических характеристик синхронного двигателя с постоянными магнитами. Тип ЭВМ: IBM РС-совмест. ПК: ОС: Windows 7 или выше.

Язык программирования: Объем программы для ЭВМ:

Python 3.12 12.5 КБ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

RU2025687786

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Номер регистрации (свидетельства): 2025687786 Дата регистрации: 15.10.2025 Номер и дата поступления заявки: 2025680835 13.08 2025 Дата публикации и номер бюллетеня: 15.10.2025 Бюл № 10 Контактные рекви лп ы: [phone]. коругшуа^таП сот

Автор(ы):

Попов Евгений Игоревич (1Ш), Глазырии Александр Савельевич (1*11). Копырин Владимир Анатольевич (1Ш). Евстропов Станислав Олегович (1*11), Боловин Евгений Владимирович (1*1!) Правообладатель« и):

Копырин Владимир Анатольевич (Ш!)

Название программы для ЭВМ:

«Динамическое оценивание угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу синхронного двигателя с постоянными магнитами»

Реферат:

Программа предназначена для косвенного оценивания уг ловой скорости ротора и момента сопротивления на валу синхронного двигателя с постоянными магнитами с возможностью 1рафического вывода переходных электрических и механических характеристик. Программа применяется в области образования, науки и инженерном деле. Функции программы: программа совместима с устройствами сбора данных National Instruments серии N1 mioDAQ USB-6000. Тип ЭВМ: IBM РС-совмесг. ПК: ОС: Windows 7 и выше.

Язык программирования: Python 3.12

Объем программы для ЭВМ: 139 КБ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

«УТВЕРЖДАЮ» Директор^РОО ИНТ АО «Эл Майгуров

АКТ

Использования результатов диссертационной работы Попова Евгения Игоревича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Результаты диссертационной работы Попова Евгения Игоревича применялись при совершенствовании программного обеспечения для микропроцессорной системы управления преобразователя частоты серии ELSY-PRO (-ALT), используемые для векторного управления синхронным электроприводом общепромышленного назначения с учетом задачи высокого

качества отработки задания. В частности:

Устройство идентификации параметров и переменных состояния нестационарной динамической системы «длинный кабель - регулируемая синхронная машина» и методика его

настройки, опубликованные в открытой печати:

1. Глазырин A.C., Попов Е.И., Копырин В.А. и д.р. Разработка наблюдателя угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу регулируемого синхронного двигателя с постоянными магнитами, питающегося через длинный кабель / А. С. Глазырин, Е. И. Попов, В А Копырин [и др.] // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2024. - Т. 335, № 11. - С. 237-257. - DOI 10.18799/24131830/2024/11/4879.

2. Попов Е.И. Влияние методов дискретизации на обусловленность информационной матрицы и характер формирования гиперсфер ошибок в задачах оценивания параметров по малому числу наблюдений / Е. И. Попов, А. С. Глазырин, В. А. Копырин // Системы анализа и обработки данных,-2025.-№ 1(97).-С. 85-104.-DOI 10.17212/2782-2001-2025-1-85-104.

3. Пат. № 2832962 РФ. МПК Н02Р 21/18 (2016.01) и МПК Н02Р 25/022 (2016.01). Способ получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала оценки момента сопротивления на валу синхронного электродвигателя с постоянными магнитами / Е.И. Попов, В.А. Копырин, Глазырин A.C. и др. - 2024104493; заявл. 22.02.2024; опубл. 13.01.2025, бюл. № 2.

4. Пат. № 2 825 800 РФ. МПК Н02Р 21/18 (2016.01) и МПК Н02Р 25/022 (2016.01). Устройство получения сигнала оценки частоты вращения ротора и сигнала оценки момента сопротивления на валу синхронного электродвигателя с постоянными магнитами / Е.И. Попов, В.А. Копырин, Глазырин A.C. и др. -2024102836; заявл. 06.02.2024; опубл. 29.08.2024, бюл. № 25.

Начальник испытательной лаборатории ООО «Завод ПСА «ЭлеСи» Богданов Андрей Андреевич

Начальник отдела приводных и следящих систем ООО ИНТ АО «ЭлеСи» Буньков Дмитрий Сергеевич

ОЫИКТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ .МЕХАТРОННКА-ТОМСК.

634021. г Том«. «1Р фрчнк 1141 Офис 26 Гс.1 : (3*::) 320-500 Тел. Ф*« <382:> 799-790 ИНН/КПП: 7017441020 / 701701001 Р/с 40702810164000000876 в ТОМСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ N>«616

МАО СБЕРБАНК »г. Томск к'счп 30101110800000000606 БИК 046902606 _Е-МаИ 1п(одпкс haronicfr-pro.com_

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работи на сонсканис ученой степени каидмлата технических наук Попом Мнения Игоревича

Комиссия в составе:

И. Г. О, шоком и.тон - канд. техн. наук, технический директор ООО •<Ме\а тропика-Томск»;

С. В. Лашраф - канд. техн. наук, руководитель сектора разработки ПО ООО «Мехатромика-Томск»

составили настоящий акт о том. что результаты диссертационной работы Попова Е. И. внедрены в производствен»!} ю деятельность ООО «Мехатроника-Томск». а именно:

1. Результаты математическою моделирования для оценки параметров настраиваемой модели синхронного двигателя с постоянными машитами в части модернизации существующего сервисною н встроенного программною обеспечения ли систем управления синхронными двигателями с постоянными магнитами;

2. Конструктивные решения для получеши сигналов оценки угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу синхронною двигателя с постоянными магнитами в части разработки электронных блоков и модулей управления синхронными двигателями с постоянными матнитамн. в том числе для ннтефированныч и встроенных решений для наземного и бортового нримснсши;

3. Наблюдатель состояния полною порядка для разработки алюритмов управления контурами тока, скорости и положения, распределенного н сот .засованною управления несколькими синхронными двигателями с постоянными магнитами.

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационного исследования Е. И. Попова актуальны и представляют практическую ценность в области решения задач связанных с проектированием систем управления синхронных электроприводов без применения датчиков скорости. Теоретически и экспериментально подтверждена работоспособность предложенных технических решений в составе систем управления электроприводов, разработанных ООО «Мехатроника-Томск».

Технический директор ^

ООО «Мсхагроннка-Томск». кати. техн. нау к - Однокопылов

Руководитель сектора разработки ПО I

ООО «Мехатроника-Томск»*. канд. техн. наук / ' У / С. В. Ланграф

УТВЕРЖДАЮ проректор «Тюменский иверситет»

И. Абдразаков

_2025 г.

^ 1-

АК^-Ж

использования в учебном процессе результатов диссертационной работы

Попова Евгения Игоревича

Результаты диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Попова Евгения Игоревича внедрены в практику деятельности Тюменского индустриального университета.

В частности:

1. Материалы по диссертации систематически используются на кафедре электроэнергетики Института сервиса и отраслевого управления Тюменского индустриального университета при чтении лекций, при выполнении практических работ по дисциплине «Системы управления электроприводов» для студентов направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», профиль «Электрический привод и автоматика».

2. Материалы по диссертации систематически используются на кафедре электроэнергетики Института сервиса и отраслевого управления Тюменского индустриального университета при чтении лекций, при выполнении практических работ по дисциплине «Системы сбора и отображения информации» для студентов направления подготовки 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника», профиль «Интеллектуальная эл е ктроэ нергетика».

3. Для внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс подготовлено и издано учебное пособие:

Цифровое моделирование распределительных сетей в СК-11 : учебное пособие / А. С. Глазырин, Г. А. Хмара, Е. Е. Ревякин, Е. И. Попов. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2025. - 82 с.

Заведующий кафедрой электроэнергетики Хмара Г.А,, канд. техн. наук, доцент