Структурний та параметричний синтез систем автоматичного керування лінійними електродвигунами моношпального стрілочного переводу

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі вдосконалення мікропроцесорної системи автоматичного керування безредукторним регульованим електроприводом стрілочного переводу моношпального типу на базі лінійного двигуна для отримання заданого закону керування рухом гостряків та зменшення часу переводу стрілки. Стрілочний перевід є основним виконавчим елементом систем залізничної автоматики. Системи, розроблені в 70-80 роках минулого століття, в багаторічній практиці роботи показали себе з позитивного боку, але на сьогоднішній день вони не можуть впоратися з новими проблемами, функціями і завданнями. Вирішення цього завдання вимагає застосування нових двигунів, а також створення спеціалізованих систем автоматичного керування. Крім того, розвиток мікросхемотехніки дає можливість створення мікропроцесорних систем керування, а також розширення функціональних можливостей приводу, використання безконтактних датчиків нового покоління, застосування електронної перетворювальної техніки, захисту двигуна під час переводу без використання фрикційного зчеплення. У дисертаційній роботі розроблено математичну модель стрілочного переводу з урахуванням характеристики навантаження. Ідентифіковано параметри лінійних двигунів для стрілочного переводу з урахуванням габаритів шпали. Обґрунтовано рекомендації щодо зміни конструкції стрілочного переводу, а саме – повний перехід до поступального руху, що дозволяє значно знизити коливальний процес в кінематичній лінії. Синтезовано ПІД-регулятор швидкості для індукторної лінійної машини методом Чина – Хронса – Ресвіка, а також нейронний регулятор положення для машини електромагнітного типу методами генетичних алгоритмів. Це дозволило поліпшити динаміку роботи електроприводу стрілочного переводу в різних режимах та захистити елементи електродвигуна від пошкодження. У розробленому макетному зразку реалізовано запропоновані алгоритми управління електроприводом стрілочного переводу моношпального типу.Dissertation for scientific degree of candidate of engineering science on speciality 05.13.07 – automation of control processes. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2018. The thesis is devoted to solving the problem of multipurpose synthesis of automatic control systems of a sleeper-type point machine based on two types of linear electric motors using various optimization methods and genetic control algorithms. In the thesis a mathematical model of the point machine with the characteristic of the load is developed. The parameters of linear motors for the point machine are identified taking into account the size of the sleepers. The recommendations for changing the switch design are justified, namely, a complete transition to the translational motion, which made it possible to significantly reduce the oscillatory process in the kinematic line. The PID speed controller for the inductor linear machine was synthesized by the Chien – Hrones – Reswick method. Also the neuron position controller for the electromagnetic-type machine was synthesized by genetic algorithm methods. In the developed model prototype, the proposed algorithms for controlling the electric drive of the sleeper-type point machine are implemented. The tests of the automatic control system showed the possibility of reducing the transfer time to 0.7 seconds.