Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Кашаганова Алтынай Узакбайевна «8D07102 – Автоматтандыру және басқару» білім беру бағдарламасы бойынша «Жел энергиясын түрлендіру жүйелеріндегі тұрақты магниттік синхронды генераторлар үшін жоғары ретті бақылаушыға негізделген жетілдірілген басқару схемалары» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Жүйелік талдау және басқару кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - қазақ тілінде
Ресми рецензенттер:
- Сугурова Лаура Алхайдаровна – PhD, қауымдастырылған профессор, М.Х. Дулати атындағы Тараз университетінің «Автоматандыру және телекоммуникация» кафедрасының меңгерушісі, (Тараз қ., Қазақстан Республикасы)
- Искакова Айгул Малдыбековна – PhD, «Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті» КеАҚ, Автоматика және ақпараттық технологиялар институтының «Автоматтандыру және басқару» кафедрасының қауымдастырылған профессоры, Хирш индексі – 6 (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
- Сарсенбаев Нурлан Садуакасович – техникалық ғылымдар кандидаты «Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті» КеАҚ, Автоматика және ақпараттық технологиялар институтының «Автоматтандыру және басқару» кафедрасының меңгерушісі, Хирш индексі – 4 (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
- Кылышканов Манарбек Калымович – физика-математика ғылымдарының докторы, профессор, Ғылым, сирек металдар және сирек жер металдары департаментінің менеджері, «Қазатомөнеркәсіп» ҰАК» АҚ, Хирш индексі – 9 (Астана қ., Қазақстан Республикасы).
- Зимин Игорь Викторович – техникалық ғылымдар кандидаты, профессор, Цифрлық инновациялар академиясының ғылым жөніндегі проректоры, (Бішкек қ., Қырғыз Республикасы).
Ғылыми кеңесшілері:
Сагнаева Сауле Кайроллиевна – физика-математика ғылымдарының кандидаты, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Жүйелік талдау және басқару» кафедрасының доценті (Астана қ., Қазақстан Республикасы).
Марков Александр Владимирович – техникалық ғылымдарының кандидаты, Беларусь мемлекеттік информатика және радиоэлектроника университетінің «Басқару жүйелері» кафедрасының меңгерушісі (Минск қ., Беларусь Республикасы).
Қорғау 2026 жылғы 17 маусым, сағат 14:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D07102 – Автоматтандыру және басқару» мамандығы бойынша «8D071 – Инженерия және инженерлік іс» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://teams.microsoft.com/meet/46525817636650?p=lYkhHGJEHcmxAZNvoh
Мекен-жайы: Астана қ., Пушкин көшесі, 11, №2 ғимарат, Мәжіліс залы (№222 ауд.).
Аңдатпа (қаз.): Кашаганова Алтынай Узакбайевнаның «8D070102 – Автоматтандыру және басқару» білім беру бағдарламасы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алуға ұсынылған «Жел энергиясын түрлендіру жүйелеріндегі тұрақты магниттік синхронды генераторлар үшін жоғары ретті бақылаушыға негізделген жетілдірілген басқару схемалары» диссертациялық жұмысының АҢДАТПАСЫ Диссертациялық зерттеудің мақсаты. Жел турбиналарына арналған тұрақты магниттік синхронды генератордың оңтайлы басқару жүйесін синтездеу әдісін ғылыми негіздеу, әзірлеу және эксперименттік тексеру. Бұл әдіс жаңа оңтайлы жоғары ретті кедергі бақылаушысы (HOODO) мен сызықтық-квадраттық (LQ) контроллердің үйлесіміне негізделген. Бұл контроллер айнымалы жел жағдайлары мен параметрлік белгісіздік кезінде максималды қуат алуды (MPPT) қамтамасыз етеді. Зерттеу міндеттері. Ғылыми зерттеу аясында қойылған зерттеу мақсатына кешенді және әдіснамалық тұрғыдан негізделген қол жеткізуді қамтамасыз ететін келесі өзара байланысты міндеттер жиынтығы тұжырымдалды және дәйекті түрде әзірленді: зерттеу тақырыбы бойынша ғылыми әдебиеттерге кешенді шолу жүргізу; тұрақты магниттік синхронды генераторлар (ТМСГ) негізіндегі жел энергетикалық құрылғылары (ЖЭҚ) үшін жел жылдамдығын бағалау және басқару жүйелерін егжей-тегжейлі зерттеу мәселесін тұжырымдау; оңтайлы турбина жылдамдығын анықтау мақсатында жел жылдамдығы мен аэродинамикалық моментті бірлесіп бағалау үшін жаңа жоғары ретті кедергі бақылаушысын синтездеу; жақсы бақылау өнімділігін сақтай отырып, ТМСГ параметрлік белгісіздіктер мен сыртқы кедергілерді өтеу үшін ұсынылған бақылаушымен біріктірілген сызықтық-квадраттық контроллерге (LQR) негізделген сенімді басқару схемасын әзірлеу; ұсынылған бақылаушы негізінде синтезделген басқару схемасының тұрақтылылық талдауын жүргізу; ұсынылған басқару әдісінің тиімділігін көрсету үшін әртүрлі сценарийлерде кең ауқымды модельдеу зерттеулерін жүргізу және оларды дәстүрлі және заманауи бақылаушылармен салыстыру. Зерттеу әдістері. Диссертациялық зерттеуде математикалық модельдеу, жоғары ретті және LQR бақылаушыларын синтездеу, Ляпуновтың тұрақтылық талдауы, MATLAB/Simulink жүйесіндегі компьютерлік модельдеу және салыстырмалы тиімділік талдауы, жобалау, енгізу, өндіру және пайдалану теориясы, техникалық жүйелер әдістері қолданылды. Қорғауға ұсынылған негізгі ғылыми ережелері мен нәтижелері: 1. Максималды қуат нүктесін бақылау (MPPT) бойынша турбинаның оңтайлы айналу жылдамдығын анықтау үшін жел жылдамдығы мен аэродинамикалық моментті бағалауға арналған жаңа оңтайлы жоғары ретті кедергі бақылаушысы синтезделді. 2. Генератордың параметрлік белгісіздіктерін және сыртқы кедергілерді өтеу үшін ұсынылған бақылаушымен біріктірілген сызықтық-квадраттық контроллерге (LQR) негізделген сенімді басқару схемасы әзірленді. 3. Ұсынылған бақылаушы мен LQR контроллер негізінде синтезделген басқару схемасының тұрақтылығына талдау жүргізілді. 4. Жобаланған бақылаушысының тиімділігін бағалай отырып, дәстүрлі және заманауи тәсілдермен салыстырмалы талдау арқылы жан-жақты зерттелді. 5. Берілген әдістің тиімділігін әртүрлі сценарийлерде жел турбинасының жұмысын кешенді модельдеу арқылы тексерілді. Зерттеудің негізгі нәтижелерінің сипаттамасы. Жел энергиясын түрлендіру жүйелерінде басқарудың маңызды мәселесі желден максималды қуат алу болып табылады. Ол үшін генератор желдің жылдамдығына пропорционалды болатын оңтайлы тапсырманы орындау үшін басқарылады. Содан кейін желдің жылдамдығын өлшеу немесе бағалау үшін анемометр немесе бақылаушы қажет. Бұл зерттеуде бағаны төмендету және датчиктің шуын болдырмау үшін желдің жылдамдығын бағалауға арналған жаңа бақылаушы ұсынылды. Желдің жылдамдығы кездейсоқ өзгеретіндіктен, әдеттегі бақылаушы оны дәл бағалай алмайды. Жүргізілген зерттеу нәтижесінде тұрақты магниттік синхронды генераторлар негізіндегі жел энергетикалық қондырғыларын (ЖЭҚ) басқару өнімділігін жақсарту үшін оңтайлы жоғары ретті кедергі бақылаушысы (HOODO) синтезделді. Сонымен бірге, ұсынылған бақылаушыға негізделген жақсартылған басқару схемасы жасалынды және оны ЖЭҚ басқаруына қолдану зерттелді. Ұсынылған HOODO бақылаушыда аэродинамикалық момент генератор үшін сыртқы кедергі ретінде қарастырылады, яғни сыртқы кедергілер сипатына қойылатын стандартты шектеулерді азайтады. Өйткені, өлшенбейтін жел жылдамдығы мен кедергі ретінде қарастырылатын аэродинамикалық момент, екеуі де тез өзгереді. HOODO бақылаушысы күшейткіш коэффициенттерін жүйелі түрде таңдау үшін оңтайлы алгоритмді қолданады, яғни салмақ матрицаларының диагоналын реттеу арқылы қанағаттанарлық өнімділікке қол жеткізу үшін күшейткіш коэффициенттерін оңай таңдауға болады. Күшейтуді реттеу ережесі көптеген қолданыстағы бақылаушылар үшін басты мәселе екенін атап өткен жөн. Жұмыстың маңызды нәтижесі ретінде ЖЭҚ басқаруға арналған жел энергиясын максималды алу үшін ұсынылған HOODO мен сызықтық-квадраттық контроллері (LQR) негізінде жетілдірілген оңтайлы басқару схемасы әзірленді. LQR контроллері генератордың бұрыштық жылдамдығын оңтайлы жылдамдық орнатылған нүктесінде ұстап тұру үшін қолданылады. Ұсынылған LQR-HOODO басқару алгоритмі модельдің белгісіздігі мен шуды өңдей алады. Сонымен бірге, әзірленген басқару схемасының беріктік талдауы да көрсетілген. Енгізілген бағалау әдісінің тиімділігін көрсету үшін әртүрлі реттерде және басқа бақылаушылармен салыстырмалы нәтижелер ұсынылған. Сонымен қатар, ұсынылған HOODO бақылаушысының беріктігілін егжей-тегжейлі зерттеу мақсатында электрлік параметрлердің әртүрлі вариациялары бар 10 кездейсоқ модельдеуді іске қосу арқылы жүзеге асырылды. Алынған модельдеу нәтижелері HOODO шуды бағалаудың тамаша екенін көрсетеді. Барлық модельдеулер MATLAB/Simulink бағдарламалық жасақтамасында орындалады. Алынған нәтижелердің жаңалығы мен маңыздылығының негіздемесі. Диссертациялық зерттеуде алынған нәтижелер теориялық және қолданбалы тұрғыдан жаңалық болып табылады және жел энергетикасы саласындағы максималды қуат нүктесін бақылау (MPPT) мақсатында жел жылдамдығын дәл өлшеу және параметрлік белгісіздік болған жағдайда максималды қуат шығынын қамтамасыз ету бойынша өзекті ғылыми-техникалық мәселесін шешуге бағытталған. Бұл жұмыстың жаңалығы ретінде ЖЭҚ үшін оңтайлы жоғары ретті кедергі бақылаушысы (HOODO) ұсынылды және енгізілді. Дәстүрлі тәсілдерден айырмашылығы, бұл оңтайлы жоғары ретті кедергі бақылаушысы баяу бұзылу өзгергіштігі туралы болжамға сүйенбейді. Бақылаушы оңтайлы басқару теориясына негізделген, яғни Риккати теңдеуін шешу арқылы оның коэффициенттерін жүйелі түрде реттеуге және тез өзгеретін аэродинамикалық моментті дәл бағалауға ықпал етеді. Бұл бақылаушыны сызықтық-квадраттық контроллермен (LQR) біріктіру арқылы жаңа, тиімді басқару схемасы жасалынды. Нәтижелердің тәжірибелік маңыздылығы модельдеу нәтижелері арқылы расталады. Ұсынылған алгоритмдерді әртүрлі жел турбиналарында сәтті енгізуге болады, бұл электр энергиясын өндіруді арттырады, электр энергиясының сапасын жақсартады және пайдалану шығындарын азайтады. Осылайша, алынған нәтижелер кедергі бақылаушылар теориясы мен тәжірибесінің дамуына ықпал етеді, олардың сенімділігін талдау әдістерін кеңейтеді және жел энергетикалық қондырғаларына енгізу үшін ғылыми негізделген негіз жасайды. Ғылымның даму бағыттары мен мемлекеттік бағдарламаларға сәйкестігі. Диссертациялық зерттеу 2030 жылға дейін жаңартылатын энергия көздерін дамытудың стратегиялық мемлекеттік бағдарламаларына сәйкес келеді, олардың мақсаты электр энергиясын өндірудегі үлесін 10%-ға дейін арттыру. «Жаңартылатын энергия көздерін пайдалануды қолдау туралы» және «2023-2029 жылдарға арналған Қазақстан Республикасының электр энергетикасын дамыту тұжырымдамасын бекіту туралы» заңдар бірқатар мәселелерді ең жаңа әдістерді қолдана отырып шешуді талап етеді. Докторанттың әрбір жарияланымды дайындауға қосқан үлесінің сипаттамасы. Диссертациялық зерттеу тақырыбы бойынша барлық ғылыми басылымдар докторанттың тікелей және шешуші қатысуымен дайындалған және кедергі бақылаушысы теориясына негізделген жел энергиясын түрлендіру жүйелерін басқару модельдері мен алгоритмдерін әзірлеу саласындағы тәуелсіз ғылыми жұмыстың нәтижелерін көрсетеді. Докторант ғылыми мәселені өз бетінше тұжырымдады, зерттеудің мақсатын, міндеттерін, нысанын және тақырыбын анықтады және Қазақстан Республикасының жел энергиясын түрлендіру жүйесін жаңғырту аясында оңтайлы кедергі бақылаушысын қолданудың өзектілігін негіздеді. Автор жел энергетикалық қондырғыларын басқару саласының жағдайына жүйелі талдау жүргізді, қолданыстағы басқару әдістерінің негізгі шектеулерін анықтады және жел энергиясын түрлендіру жүйесінің басқару әдісінң сенімділігі мен тиімділігін арттыру бағыттарын анықтады. Халықаралық Scopus дерекқорында индекстелген басылымда автор жел жылдамдығын өлшемей, аэродинамикалық момент пен айнымалы жел жылдамдығын дәл бағалау үшін жоғары ретті оңтайлы кедергі бақылаушысын (HOODO) әзірледі. Өлшенбеген жел жылдамдығы тез өзгеретіндіктен, кедергі ретінде қарастырылатын аэродинамикалық момент те тез өзгереді, бұл кедергінің баяу өзгеретіні (яғни, оның бірінші туындысы нөлге тең) туралы дәстүрлі болжамды қолдануға жарамсыз етеді. Ұсынылған HOODO дизайны жел жылдамдығының жылдам және стохастикалық сипаттамаларын ескереді, жоғарыда аталған дәстүрлі болжамды жеңілдетеді. Сонымен қатар, сызықтық оңтайлы басқару теориясын қолдана отырып, HOODO параметрлері диагональды салмақ матрицаларының элементтерін тиісті түрде таңдау арқылы жүйелі түрде реттеледі. Бұл зерттеу сонымен қатар бақылаушының конвергенция жылдамдығы мен Гаусс шуды басу қабілеті арасындағы ымыраны қарастырады. Бұл көптеген бақылаушылардың күшейтуді таңдау алгоритмдеріне қатысты қиындықтарын шешуге көмектеседі. Бұл мақалада алғаш рет ұсынылған HOODO және LQ контроллерімен біріктірілген басқару схемасы да ұсынылған. Жел қуатын барынша арттыру үшін генератордың бұрыштық жылдамдығын оңтайлы белгіленген нүктеде ұстап тұру үшін сызықтық-квадраттық контроллер (LQR) қолданылады. Әзірленген басқару схемасының тұрақтылық талдауы да талқыланады. Енгізілген бағалау әдісінің тиімділігін көрсету үшін HOODO-ның әртүрлі реттерде және әртүрлі бақылаушылармен салыстырмалы нәтижелері ұсынылған. Алынған модельдеу нәтижелері HOODO-ның шуды бағалауда жақсы нәтиже көрсетеді. Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым және жоғары білім саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған басылымдарда тұрақты магнитті синхронды машиналарды басқару әдістері қарастырылады. Сонымен бірге, бұл мақалада жел турбиналарына арналған сызықтық-квадраттық контроллер (LQR) мен жоғары ретті оңтайлы кедергі бақылаушысының (HOODO) синтезі арқылы біріктірілген басқару жүйесі зерттелді. LQR-HOODO тәсілінің тиімділігін тексеру үшін бірнеше заманауи бақылау және басқару әдістерімен, атап айтқанда, кеңейтілген күй бақылаушысы (ESO) және классикалық бұзылу бақылаушысымен (DO) салыстырмалы талдау жүргізілді. Кешенді модельдеу нәтижелері LQR-HOODO комбинациясы кедергілерді басуды белсенді басқару (ADRC) және кедергілер бақылаушысы арқылы қалыпқа келтіру PI контроллеріне (PI-DO) негізделген каскадтық жүйе сияқты балама стратегиялармен салыстырғанда берілген режимді бақылау дәлдігі мен кедергіні бағалауда статистикалық тұрғыдан маңызды артықшылық беретінін көрсетеді. Зерттеудің тағы бір бағыты ретінде синтезделген LQR-HOODO жүйесінің басқарылатын қондырғының параметрлік белгісіздігіне беріктігін бағалау болып табылады. Осы мақсатта тұрақты магнитті синхронды генератор (ТМСГ) моделінің электрлік және механикалық параметрлерінің вариацияларымен бірқатар есептеу эксперименттері жүргізілді. Алынған деректер, модель параметрлері номиналды мәндерінен ауытқыған кезде, өтпелі процестердің жоғары сапалы көрсеткіштері мен статикалық дәлдіктің сақталуын көрсетеді, яғни зерттелетін алгоритм объекті параметрлерінің өзгеруіне тұрақтылығын растайды. Барлық математикалық есептеулер, алгоритмдік әзірлемелер, бағдарламалық жасақтаманы енгізу, есептеу эксперименттерін жобалау және орындау, нәтижелерді өңдеу, оларды талдау және ғылыми қорытындыларды тұжырымдау өтініш берушінің жеке өзімен орындалды. Өтініш беруші барлық жарияланымдардың бірінші авторы болып табылады, ғылыми мәселені тұжырымдау, әдіснамалық негізді әзірлеу, есептеулерді орындау, иллюстрацияларды дайындау және мақалалардың негізгі мәтінін жазуда маңызды рөл атқарады. Жарияланған ғылыми мақалалар логикалық тұрғыдан өзара байланысты, ғылыми идеяның бірізді дамуын көрсетеді және диссертациялық зерттеу тақырыбына толық сәйкес келеді. Басылымдарда ұсынылған біріктірілген нәтижелер орындалған жұмыстың тәуелсіз сипатын және өтініш берушінің бұзылу бақылаушыларын пайдалана отырып, жел энергиясын түрлендіру жүйелеріндегі тұрақты магнитті синхронды генераторларды басқару әдістерін әзірлеуге қосқан елеулі жеке үлесін растайды.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://youtu.be/-Tv0zhkNGx0?si=IwYXNoFMX74I5wCf
