Удосконалення методів керування виконавчими пристроями об’єктів забезпечення транспортної діяльності

Abstract

UA: Дисертація присвячена удосконаленню методів керування виконавчими пристроями об'єктів забезпечення транспортної діяльності з використанням уніфікованих контурів керування. Проведено аналіз методів керування виконавчими пристроями ОЗТД з синхронними двигунами. Запропоновано моделі для реалізації методів векторного керування й прямого керування струмом. Проведено синтез регуляторів на основі широко використовуваних критеріїв симетричного й модульного оптимумів, а також критерію максимального ступеня стійкості. За результатами дослідження встановлено, що при настроюванні ПІ-регуляторів з використанням критерію максимального ступеня стійкості керування більш ефективне. Обґрунтовано вибір структури для реалізації ефективного керування синхронними двигунами на основі принципу векторного керування. Проведено аналіз методів керування «ослабленням поля». Встановлено, що існуючі методи «ослаблення поля» не забезпечують заданої якості керування. Для поліпшення характеристик контуру керування був розроблений метод «ослаблення поля», заснований на прямому керуванні струмом і реалізації тягової характеристики приводу виконавчого пристрою. Цей метод дозволив забезпечити більш високі механічні характеристики в порівнянні з іншими методами при ідентичних витратах енергії. Запропоновано варіанти заміни класичних ПІ-регуляторів нейронними мережами на основі багатошарового персептрона. Проведено аналіз методів навчання нейронних мереж.

RU: Диссертация посвящена совершенствованию методов управления исполнительными устройствами объектов обеспечения транспортной деятельности с использованием унифицированных контуров управления. В работе выполнен анализ объектов обеспечения транспортной деятельности (ООТД) на железнодорожном транспорте. Для анализа выбраны объекты, которые в качестве исполнительного устройства используют синхронные машины. Представлена обобщенная структура контура управления исполнительным устройством. Произведен сравнительный анализ структур существующих контуров управления исполнительными устройствами. На основании анализа предложена унификация основных составляющих контуров управления. Для реализации таких контуров управления проведен анализ существующих методов управления исполнительных устройств ООТД с синхронными двигателями. Проанализированы критерии оптимизации, такие как: интегральные критерии, модульный критерий, критерии симметричного оптимума и критерий максимальной степени устойчивости. Предложено использование критерия максимальной степени устойчивости для синтеза регуляторов контуров управления. Рассмотрены вопросы использования нейронных сетей и нейрокибернетического подхода к управлению исполнительными устройствами ООТД. Предложены две компьютерные модели синхронной машины. Первая позволяет моделировать физические процессы, а вторая - является приведенной к координатам dq и предназначена для выполнения расчетов. Для инвертора также созданы следующие модели: компьютерная модель для моделирования физических процессов и модель в виде передаточных функций для расчетов. Разработана компьютерная модель исполнительного устройства, которая включает в себя модели: синхронного двигателя, инвертора и источника питания. С использованием этой модели получены модели контуров, реализующие регулирование на основе модуляции пространственного вектора поля и прямого управления током. Проведен синтез регуляторов на основе широко используемых критериев симметричного и модульного оптимумов, а так же критерия максимальной степени устойчивости. Получены выражения для настройки регуляторов. При использовании критерия максимальной степени устойчивости получены простые алгебраические соотношения, которые связывают параметры исполнительного устройства и регуляторов. Приведен сравнительный анализ результатов моделирования контуров управления, использующих модуляцию пространственного вектора поля и прямое управление током. Также установлено, что при настройке ПИ-регуляторов с использованием критерия максимальной степени устойчивости управление более эффективно. Обоснован выбор структуры для реализации эффективного управления синхронными двигателями на основе принципа векторного управления. Сформулированы рекомендации для создания унифицированных контуров управления исполнительными устройствами разной мощности на основе классических регуляторов с использованием современной микропроцессорной техники. Проведен анализ методов реализации «ослабления поля». Установлено, что существующие методы «ослабления поля» не обеспечивают заданного качества управления. Для улучшения характеристик контура управления был разработан метод «ослабления поля», основанный на прямом управлении током и реализации тяговой характеристики привода исполнительного устройства. Этот метод позволил обеспечить более высокие механические характеристики по сравнению с другими методами при идентичных затратах энергии. Предложены варианты замены классических ПИ-регуляторов нейронными сетями на основе многослойного персептрона. Проведен анализ методов обучения нейронных сетей. Для обучения были выбраны методы обратного распространения ошибки и модифицированный генетический алгоритм. В диссертации был проведен анализ вариантов исполнения нейронных сетей, которые используются для замены классических регуляторов. На основании моделирования предложено использовать совмещенный нейрорегулятор для управления токами, которые являются проекциями тока статора на продольную и поперечную оси вращающейся системы координат. Уточнены рекомендации для создания унифицированных контуров управления с использованием нейрорегуляторов. EN: The thesis is devoted to improvement of the methods of management executive device object of the provision to transport activity with use unified sidebar management. The organized analysis of the methods of management executive device OPTA brought into operation synchronous engine. The offered models for realization of the methods of vector management and direct management current. The organized syntheses regulator on base broadly used criterion symmetrical and module optimum, but in the same way criterion maximum degree to stability. On result of modeling is installed that when adjusting PI-regulator with use criterion maximum degree to stability management is realized more effectively. Also choice of the structure is motivated on the grounds of result of modeling for realization of efficient management synchronous engine on base of the principle of vector management. The organized analysis of the methods of governing the weakening of the current. It Is Installed that existing methods of the weakening of the field do not provide the givenned quality of management. The method of the weakening of the field was designed For improvement of the features of the sidebar of management, founded on direct current management and realization of the tractive feature of the drive executive device. This method has allowed to provide the more high mechanical features in contrast with the other methods under identical expenses of the energy. The offered variants of the change classical PI-regulator neural networks on base laminated perceptron. Organized analysis of the methods of the education neural networks.