Моделі, методи та програмні компоненти бортової комп'ютерної системи дизель-поїзда

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – комп'ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі, яка полягає в розробленні та дослідженні моделей, методів та програмних компонентів бортової комп'ютерної системи керування дизель-поїзда з метою уточнення метода тягових розрахунків. В дисертації запропоновано метод і програмний компонент, який виконує ідентифікацію параметрів моделі дизель-поїзда та враховує зміну параметрів електропривода під час руху дизель-поїзда, а також здійснює підстроювання параметрів моделі електропривода в реальному часі, що дозволяє точніше розраховувати керуючі впливи для керування об'єктом. Розроблено метод і програмний компонент, який реалізує розрахунок величини струму статора кожного тягового асинхронного двигуна не по середньому, а по діючому значенню його першої гармоніки, що дозволило уточнити закон керування електропередачею. Розроблено математичну модель, яка дозволяє проводити дослідження процесів в електропередачі, які виникають при боксуванні. Запропоновано метод та програмний компонент виявлення боксування колісних пар дизель-поїзда з використанням нечіткої логіки, застосування якого дозволило виявляти синхронне та індивідуальне боксування, скоротити час виявлення боксування та підвищити тягові властивості дизель-поїзда. Розроблено програмний компонент, який реалізує алгоритм роботи рекурентної нейронної мережі, яка поряд з виявленням відхилення параметрів від оптимальних значень на кожній позиції контролера машиніста забезпечує оперативний контроль перевищення граничних значень параметрів об'єкта та визначає процеси, що пов'язані з вузлами об'єкта, які працюють у позаштатному режимі, що підвищило якість контролю та діагностики стану дизель-поїзда. Проведені експериментальні дослідження вдосконаленої комп'ютерної системи керування дизель-поїзда ДЕЛ-02 як на рівні математичного моделювання, так і на реальному об'єкті, підтвердили достовірність запропонованих рішень по уточненню метода тягових розрахунків.There is the dissertation of the obtaining the scientific degree of the technical sciences candidate in specialty 05.13.05 – computer systems and components – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The dissertation solves the scientific and practical problem of development and researching models, methods and software components of the diesel-train onboard computer control system to clarify the traction calculations method. The dissertation proposes a method and a software component that identifies the parameters of the diesel-train model and takes into account changes in the parameters of the electric drive during the movement of the diesel-train, it also adjusts the electric drive model parameters in real time, which makes it possible to calculate the control actions parameters to control the object. A method and a software component, that implements the calculation of the stator current value of each traction asynchronous motor not by the mean, but by the effective value of its first harmonic, have been developed, it made possible to clarify the law of the electric drive control. A mathematical model, that allows to research the processes of the electric drive that occur during slipping of the wheelsets, has been developed. A method and a software component for detecting the slipping of the wheelsets of a diesel-train using fuzzy logic has been proposed, the usage of which allows to detect a synchronous and an individual wheelsets slipping, reduce the time of detection of the wheelsets slipping and improve the traction properties of the diesel-train. A software component that implements the algorithm of the recurrent neural network, which, along with identifying the deviation of parameters from the optimal values at each position of the train driver controller, provides operational control of exceeding the object’s limit values and defines the processes that are associated with the nodes of the object that operate in the abnormal mode, has been developed. That improved the quality of control and diagnostics of the diesel-train. Experimental studies of the improved computer control system of the diesel-train DEL-02, at the level of mathematical modeling and at the real facility, confirmed the validity of the proposed solutions to clarify the traction calculations method.