Обгрунтовано нові шляхи розв'язання науково-прикладної задачі підвищення ефективності передачі потужності у судових пропульсивних комплексах за допомогою використання допоміжного частотно-керованого асинхронного двигуна (АД). Проаналізовано режими передачі потужності та робочих процесів у суднових пропульсивних комплексах з мало-обертовим дизелем (МОД). Визначено критерії оцінки ефективності передачі потужності у судновому дизель-електричному промульсивному комплексі (СДЕПК). Проведено математичне моделювання енергетичних станів в СДЕПК з МОД і частотно-керованим АД на лінії валу гвинта фіксованого кроку (ГФК). Здійснено моніторинг енергетичних процесів у комп'ютерній лабораторії для СДЕПК та проведено експериментальні дослідження передачі потужності у даному комплексі.

На основании системного подхода с учетом технических характеристик судовой энергетической установки комбинированного пропульсивного комплекса динамически позиционирующего нефтедобывающего судна и существующих ограничений по мощности и моменту на валу, а также различных стратегий управления подруливающими устройствами разработана математическая модель всережимного регулятора оборотов. Получены математические модели, передаточные функции и созданы блок-схемы замкнутых систем регулирования частоты вращения, момента и мощности подруливающего устройства, зависящих от динамических характеристик судна, находящегося в условиях нестабильности работы винта и воздействия окружающей среды. На основании разработанной в среде MatLab/Simulink имитационной модели всережимного регулятора оборотов для тестового примера получены результаты моделирования автоматического перехода регулятора из одного режима работы в другой в зависимости от эксплуатационных условий.

В результате анализа энергетических процессов в судовых энергетических установках комбинированных пропульсивных комплексов в различных эксплуатационных режимах создана стратегия построения математических моделей указанных комплексов. Стратегия основана на имплементации векторов возмущающих воздействий, изменяющих гидродинамические характеристики судна, на векторную плоскость энергетических характеристик. Предложенный подход к моделированию энергетической установке судна, находящегося в режиме динамического позиционирования, позволил учесть: особенности настроек ПИД-регуляторов частотных электроприводов подруливающих устройств; автоматических регуляторов напряжения среднеоборотных дизель-генераторов; эксплуатационные характеристики всех управляемых объектов комплекса и судна при передаче мощности к гребным винтам.

Выполнена разработка методов исследования несимметричных режимов работы асинхронных двигателей (АД). Определено влияние несимметрии напряжения источника питания на работу асинхронного электропривода. Предложена система автоматического симметрирования токов статора АД с применением тиристорного преобразователя напряжения. Рассмотрен синтез элементов системы симметрирования и принципы ее работы, определены показатели симметрирования и даны рекомендации по применению системы.

На підставі теоретичних і практичних досліджень двомасового електроприводу суднової вантажної системи рефрижераторного судна, в роботі вирішено науково-технічну проблему вдосконалення системи керування електроприводом впродовж впливу на нього різновекторних збурень. Результатом виконаних досліджень є поєднання рівнянь, що описують переміщення вантажу механізмом підйому рамки утримувача палет, в систему диференціальних рівнянь з коефіцієнтами, залежними від коливань судна. У теоретичній частині синтезовано математичну модель електромеханічної системи механізму підйому, що надало змогу дослідити способи мінімізації кутів розгойдування і часових інтервалів, необхідних для стабілізації переміщення вантажу двомасовим електроприводом механізму підйому, що дозволило у непрямий спосіб імплементувати сигнал, пов'язаний зі стохастичною природою моменту коливання судна, на координатну площину електроприводу підйому. Удосконалено та досліджено спосіб параметричної оптимізації математичної моделі електромеханічної системи в функції кута розгойдування вантажу. На підставі визначення структури та алгоритмів роботи підвищено ефективність системи керування двохмасовим електроприводом механізму підйому з точки зору зменшення часу стабілізації рухомого вантажу.

На підставі системної класифікації топологій суднових енергетичних установок (СЕУ) комбінованих пропульсивних комплексів (КПК) були систематизовані основні переваги і недоліки СЕУ КПК в залежності від топології системи розподілення енергії. Одержані характеристики процесів передачі потужності у СЕУ КПК і системах енергопостачання, і їх стратегій контролю з точки зору підвищення ефективності та усунення зазначених недоліків. Удосконалено математичний апарат для проведення досліджень з точки зору розробки методів проектування і управління гібридними СЕУ КПК зі скороченням споживання палива, викидів у довкілля і підвищенні ремонтопридатності, маневреності і рівня комфорту. Розроблений метод дає можливість ітераційної оптимізації параметрів СЕУ КПК, що дозволяє використовувати його як засіб інтелектуального проектування, результатом застосування якого є вдосконалені експлуатаційні характеристики СЕУ КПК.

На підставі теоретичних і практичних досліджень за допомогою методів обчислювальної гідродинаміки розраховано геометрію фізичної моделі підрулюючого пристрою (ФМПП) із двома ступенями свободи та зазначено щодо необхідних фізичних умов її реалізації. Систематизовано та зведено у таблицю перелік параметрів (чинників) відповідно до експлуатаційного режиму судна, які необхідні для розв'язку основних рівнянь у процесі формалізації ФМПП.

Робота - сукупність нових ідей, методів і результатів досліджень, пов'язаних з підвищенням ефективності функціонування суднових енергетичних установок (СЕУ) комбінованих пропульсивних комплексів (КПК). Головною мотивацією досліджень є існуючі на сьогоднішній день запити практики в галузі експлуатації СЕУ КПК і наявність невирішених проблем на лініях гребних гвинтів, у системах живлення двигунів підрулюючих пристроїв (ПП) і системах розподілу потужності. У результаті інформаційного пошуку сформульовано комплексну задачу дослідження: розробка система підтримки прийняття рішень (СППР) для проектування, дослідження і удосконалення СЕУ КПК, що складається з трьох головних завдань: розробки системи моніторингу деградаційних ефектів на лініях гребних потоків двигунів із ідентифікацією відповідних маркерів, розробки стратегії всережимних регуляторів потужності, моменту і частоти обертання електродвигунів ПП КПК і розробки методології побудови багатокритеріальних стратегій управління розподілом потужності СЕУ КПК. Підсумком вирішення комплексної та головних задач є: синтез трирівневої багатокритеріальної стратегії управління розподілом енергії у гібридній СЕУ КПК; розробка СППР для автоматизації і комп'ютеризації процесів проектування, дослідження і експлуатації СЕУ КПК; побудова фізичної моделі багато-функціонального КПК зі змінною структурою; встановлення закону пульсацій упорів на лініях валів гребних гвинтів протилежного обертання (ГПО, CRP) в умовах їх взаємодії між собою і корпусом КПК; розробка принципу формування інваріантного до збурення керування моментом ПП СЕУ КПК з урахуванням ситуаційних чинників експлуатаційного режиму; розробка спрощеної напівемпіричної методики ітераційної прогресивно-регресивної параметризації СЕУ КПК на непроектних режимах експлуатації; розробка розрахункового методу, що дає змогуіз достатньою точністю оцінювати значення упорів і моментів рушіїв азимутального ПП в широкому діапазоні експлуатаційних режимів і кутів відхилення потоків унаслідок дії деградаційних ефектів.

Проектування та впровадження систем автоматичного керування зміною координат стану та вихідних змінних силових та енергетичних установок складається з декількох послідовних етапів, при виконанні яких широко застосовуються засоби математичного моделювання. Одним із найбільш важливих таких етапів є відпрацювання створеної системи (регулятора) на напівнатурному стенді. Такий стенд містить, як правило, створений зразок системи з фізично реалізованими вимірювальними каналами, а об'єкт керування та виконавчі пристрої виконуються у вигляді комп'ютерної математичної моделі реального часу (стенд-імітатор). Проблемним питанням є вирішення протиріччя між вимогами адекватності комп'ютерного експерименту реальним умовам експлуатації та можливостями стенда-імітатора, оскільки математична модель об'єкта керування є детермінованою. В реальних умовах мають місце випадкові збурення, що зумовлює випадковий характер вихідних вимірювальних координат об'єкта керування. Застосування відомих методів статистичного моделювання обмежено вимогами щодо стаціонарності, оскільки керовані об'єкти є багаторежимними. Вирішення вказаного протиріччя запропоновано шляхом застосування нової інформаційної технології, яка складається в послідовному виконанні етапів попередньої апроксимації часових рядів відхилень таких змінних від сформованої апроксимаційної моделі, та етапу статистичного моделювання. Як статистичну модель випадкових процесів відхилень таких змінних від сформованої апроксимаційної моделі запропоновано модель Марківського процесу, що враховує можливу корельованість вихідних даних. Оскільки вимірювальні канали сучасних систем управління є виключно цифровими, тому завдяки дискретизації за часом і рівнем, досліджувані процеси утворюють Марківський ланцюг, що надає можливість встановити важливі особливості таких процесів. Застосування апроксимаційної моделі забезпечує умови стаціонарності та коректність запропонованої моделі. Вирішено прикладне завдання моделювання зміни параметрів технічного стану багаторежимного технічного об'єкта в довготривалій експлуатації на базі запропонованої моделі та експериментальних даних.