автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка энергосберегающих схем и алгоритмов управления тяговыми двигателями постоянного тока электроподвижного состава

На правах рукописи

□0346212Б

САФИН Альфред Робертович

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СХЕМ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 п ?009

Москва-2009

003462126

Работа выполнена в ГУО ВПО «Казанский государственный энергетический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

Вафин Шамсимухамет йсламович

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор

Белашов Василий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Хсшмухамедов Игорь Маджидович

кандидат технических наук, доцент Слепцов Михаил Александрович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Самарский государственный университет

путей сообщения» (г. Самара)

Защита диссертации состоится 13 марта 2009 г. в 16 час. 00 мин. в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д.13.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ(ТУ).

Автореферат разослан «12» февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Цырук С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В настоящее время с постоянно увеличивающейся загрузкой железных дорог все большее значение будут приобретать методы и системы управления, которые позволят оптимизировать потребление энергии электроподвижным составом (ЭПС) на его тягу.

Созданное б 2003 г. ОАО «Российские железные дороги» планомерно проводит политику, направленную на снижение расхода топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте, основным энергоносителем которого является электроэнергия (50-55%). Согласно этой политике, первостепенное значение в энергосбережении отводится тяговой энергетике. В области тяги поездов - это, прежде всего, внедрение ресурсосберегающих технических средств и технологий. В целом по сети железных дорог ежегодно расходуется 5 - б % вырабатываемой в стране электроэнергии и до 6 % дизельного топлива. Поэтому так важно применение в данной области энергосберегающих технических средств, технологий и мероприятий, которые позволят улучшить эффективность использования энергоресурсов.

Следует отметить, что только 1% экономии энергоресурсов в делом по отрасли обеспечивает снижение годовых эксплуатационных расходов примерно на 700 млн. руб. (в ценах 2003 г.).

В нашей стране на всех типах магистрального ЭПС постоянного тока реально используется только тяговый электропривод с коллекторными тяговыми машинами и дискретным контакторно - реостатным управлением. Поэтому на ближайшие годы в нашей стране тяговые двигатели постоянного тока будут оставаться основным тяговым элементом на ЭПС. Продолжаются разработки и освоение промышленностью новых электровозов, моторных вагонов с этим типом тяговых машин, т.е. возможности улучшения показателей их работы ещё не исчерпаны.

Анализ способов снижения потерь энергоресурсов магистральных электровозов позволил выбрать основные технические решения по повышению энергосбережения как на ближайший период, так и на перспективу до 2020г. Это снижение пусковых потерь (3-4%), расширение возможностей рекуперативного торможения во всем диапазоне рабочих скоростей (до 5%), применение компенсации реактивной мощности (3—4%), регулирования частоты вращения мотор-вентиляторов (4-7%), оперативного управления посекционной тягой и группами тяговых двигателей (4-5%).

Вождение ЭПС по графику с наименьшим удельным расходом электроэнергии возможно лишь при учете многих факторов. В зависимости от веса и типа состава, погодных условий, наличия ограничений по скорости движения каждый рейс по одному и тому же участку ЭПС может пройти по-разному.

Следовательно, одним из способов снижения потребления электроэнергии на движение является оптимальное управление тяговыми двигателями ЭПС с адаптацией к внешним условиям и режимам движения. В связи с этим разработка

энергосберегающих схем и алгоритмов управления тяговыми двигателями постоянного тока ЭПС, несомненно, является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка методики выбора оптимальных управляющих параметров и энергосберегающих структур управления тягозым электроприводом постоянного тока.

Задачи исследования. Разработка адаптируемой схемы управления тяговым электроприводом, ориентированной на обеспечение максимального энергосбережения тяговыми двигателями постоянного тока при данных условиях движения ЭПС.

Достижение поставленной цели требовало рассмотрения следующих вопросов:

1. Изучение влияния внешних факторов (массы состава, профиля пути, состояния окружающей среды), схем, алгоритмов и параметров управления кг расход энергии тягобыми двигателями при движении ЭПС.

2. Исследование расширения эксплутационных возможностей тяговых двигателей постоянного тока для повышения эффективности использования ЭПС.

3. Разработка схем и алгоритмов управления тяговым электроприводом, учитывающих условия движения ЭПС (масса состава, профиль пути", состояние окружающей среды), с целью достижения минимума расхода электроэнергии на тягу.

4. Разработка имитационной модели схем подключения и управления тяговым электроприводом в среде МаАаЬ-$тги1тк, которая позволит оценить потребление энергии тяговыми двигателями при различных условиях эксплуатации и определить оптимальные управляющие параметры: количество тяговых двигателей, ток якоря, ток возбуждения.

Методы исследований. Методы исследования определялись характером каждой из поставленных задач и опирались на положения теории электрической тяги и теории методов оптимизации.

Технические исследования выполнялись на ПЭВМ с использованием программы Ма11аЬ-8тш1тк. Обоснованность и достоверность теоретических положений, выводов подтверждается проведенными расчетами и сопоставлением известных, опубликованных в научно- технической литературе достижений. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана методика выбора оптимальных управляющих параметров, для регулирования скорости и силы тяги (торможения) в различных режимах.

2. Определена структура энергосбережения локомотива и на её основе разработана принципиальная упрощенная схема управления тяговыми двигателями ЭПС, основанная на совместном применении регулирования тока якоря, тока возбуждения, и изменения количества используемых тяговых двигателей, позволяющая расширить возможности оптимального управления тяговыми двигателями постоянного тока, по сравнению с существующими принципами управления ЭПС постоянного тока.

Достоверность результатов работы подтверждается использованием при решении поставленных задач корректных математических методов, обоснованностью применяемых допущений, а также сравнительным анализом экспериментальных данных, полученных на опытном полигоне ВНИИЖТ, и данных имитационного моделирования. Практическая значимость:

]. Предложена принципиальная схема управления тяговыми двигателями постоянного тока ЭПС, обеспечивающая экономию электроэнергии до 10% за счет улучшения динамики в режиме пуска, плавного регулирования тоха возбуждения, оперативного управления группами тяговых двигателей.

2. Разработанная схема относительно проста в реализации и может сыть внедрена на действующих электровозах.

3. Разработана имитационная модель управления тяговыми двигателями, которая позволяет на стадии проектирования проверить достоверность теоретических положений, сформулировать требования к отдельным блокам и оценить возможности их физической реализации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанная методика выбора оптимальных управляющих параметров при движении ЭПС в различных режимах.

2. Выбор и обоснование структуры энергосберегающей схемы управления. Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: XI Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2005 г.), XII Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2006 г., награжден дипломом II степени), III Всероссийская научно-практическая конференция «Системы управления электротехническими объектами» (г. Тула, 2005 г.), V Международный симпозиум «Ресурсоэффективностъ и энергосбережение» (г. Казань, 2004 г.), VI Международный симпозиум «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (г. Казань, 2005 г.), Международная научно-практическая интернет-конференция «Электрооборудование и электрохозяйство: процессы и

истемы управления-ЭЭПС-2005» (г. Казань, 2005 г.), а также регулярно Осуждались на аспирантско-магистерских семинарах КГЭУ.

Публикации. По диссертационной работе опубликовано 6 статей и 5 тезисов в 'борниках трудов международных и всероссийских научных конференций.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа остоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы з 103 наименования. Основная часть работы изложена на 130 страницах тшинописного текста, содержит 33 рисунка, ! 5 таблиц и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы выносимые на защиту положения.

В первой главе подробно рассмотрены внешние факторы, влияющие на расход электроэнергии тяговыми двигателями при движении ЭПС.

Отмечено, что протяженность электрифицированных линий измеряется десятками тысяч километров, и большая их часть характеризуется высокой грузонапряженностью, предельным использованием провозной и пропускной способности. На линиях имеется много участков с тяжелым профилем, проходящих в местности со сложными климатическими условиями и колебаниями температуры от - 50 до + 40°С, что влияет на состояние рельсового пути и изменение сопротивления движению ЭПС. Показано влияние труднопрогнозируемых факторов, влияющих на процесс движения ЭПС.

Отмечено, что на сегодняшний день тягово-скоростные характеристики электровозов постоянного тока имеют значительные области, для которых отсутствуют соответствующие ходовые позиции контроллера, что связано с использованием дискретного контакторно-реоетаткого управления. Соответственно, с учетом влияния труднопрогкозируемых факторов на расход электроэнергии при движении ЭПС, это затрудняет поддержание оптимальных режимов управления. В связи с отмеченным, возникает необходимость совершенствования существующих схем управления тяговыми двигателями ЭПС, которое позволит реализовать оптимальные управляющие воздействия и достичь дополнительной экономии электроэнергии до 10%.

Проведен литературный обзор методов, систем оптимального управления тяговым электроприводом. Рассмотрены основные численные и аналитические методы расчета оптимальных режимов управления поездом. Проведенный сравнительный анализ методов расчета оптимальных режимов управления показал перспективность использования аппарата принципа максимума Понтряпша, позволяющего рационально сочетать высокое быстродействие с достаточной адекватностью модели объекта управления.

Вторая глава посвящена решению задачи оптимального управления тяговыми двигателями теоретическим способом. За критерий качества принимается минимум затрат электроэнергии на тягу.

С помощью принципа максимума Понтрягина Л.С. установлены оптимальные режимы управления: торможения с максимальным замедлением, стабилизации (С), стабилизации торможением (на вредных спусках), выбега и тяги с максимальным ускорением. Получены необходимые условия оптимальности, которые совместно с уравнением движения ЭПС (1) и граничными условиями (2) образуют систему соотношений, достаточную для построения оптимальной траектории движения ЭПС

и, следовательно, определения координат (путь, скорость) для перехода из одного режима в другой.

(l + r)n<? =F-B-Wü{v)-Ws{,), (1)

\-Ф) = v„,s{tx)-sK,v(!K )= i'K, (2)

где s - координата центра масс ЭГ1С; начальная точка участка; sK -конечная точка участка; vK- скорость в начале участка; v,- скорость в конце участка; v- скорость ЭПС; i - время; iK - время хода по данному участку; т -масса поезда; у - коэффициент, учитывающий дополнительную инерцию вращающихся масс; F - суммарная сила тяги зсех локомотивов; В - суммарная тормозная сила ЭПС; WG,Wg- основное и дополнительное сопротивление движению.

Для режима С (v(t)=const) установлено управляющее воздействие силы тяги, которое принадлежит интервалу 0<?/у-(<■)<! (в относительных единицах), поэтому, на основе анализа работ Розекфельда В.Е., Исаева И.П., для данного режима разработан теоретический способ выбора оптимальных управляющих параметров. Способ основан на методе множителей Лагранжа.

Имеется целевая функция затрат электроэнергии на тягу (3), на которую, при движении состава в режиме С, накладываются ограничения в виде равенств (4.5) и неравенств(б):

А = пд.10с-и-1 , (3)

Пд = mg{w° + V5*'

и-С V Ф

(5)

г

Пгг е Z.

/Ч >

0.4 I ч < I дв < 1.2 I ч - квазиоптимальная область КПД (6)

лектровозных двигателей, ф <ф

^ — 4 тах >

де m - масса поезда, т; w0 - основное удельное сопротивление движению, Н/кН; wg дополнительное сопротивление от уклонов и кривых, Н/кН; г;пер- КПД, 1ередаточного механизма; «д - количество двигателей, используемых при вижении; ц - передаточное число зубчатой передачи; D - диаметр движущих колес .окомотива, м; Ф - магнитный поток двигателя, В б; 1М - ток якоря двигателя, А; /„ -ок часового режима, А; V- напряжение на выводах двигателя, В; sc - путь, ройденный в режиме стабилизации, м; vc - скорость стабилизации, м/с; г-опротивление обмотки двигателя, Ом; г-время движения в режиме стабилизации, с.

Ограничение (4) выражает то, что работа тяговых двигателей в режиме С асходуется на преодоление сопротивления движению, ограничение (5) редставляет собой уравнение тока якоря двигателя постоянного тока.

Тогда необходимые условия оптимальности минимума целевой функции запишутся следующим образом:

L = пд IàeUl + Я, Ц2 + 0.4/, - 1Ы )+ Ал (ui + 1Ав -1.21, )+

Ià«Ut + я4 сФ1двПперзс = 0, (8)

«д M - л, + Аг + Л4ид Щ c0t]mpsc + Я5 = 0, (9)

0 .4 1Ч- Iь < о , (Ю)

- 1 .2/ч < 0 , (11)

Ф-Фтах^О, (12)

Я, (0.4 7, - 1 дз ) = О , (13)

Я 2 (/,)в — 1 .2 /ч ) = О , (13)

= (14)

Aj, Л2, Aj, ¿4, Aj > 0,

где I - функция Лагранжа, ослабляющие переменные, множители Лагранжа.

Найденные условия позволяют определить оптимальные управляющие параметры, для чего б работе использован пакет оптимизации системы МАТЬАВ. Для решения данных уравнений в пакете оптимизации использован алгоритм последовательного квадратичного программирования, который заключается в применении квадратичной аппроксимации функции Лагранжа.

Таким образом, разработан теоретический способ выбора оптимальных управляющих параметров при движении ЭПС в режиме стабилизации, который дает возможность оптимизировать потребление электроэнергии тяговыми двигателями за счет регулирования количества тяговых двигателей, схем их подключения, тока якоря, тока возбуждения.

Третья глава посвящена разработке энергосберегающих схем управления тяговыми двигателями. Более половины грузоперевозок по Российской Федерации и странам ближнего зарубежья осуществляется магистральными электровозами следующих основных серий, оборудованных коллекторными тяговыми двигателями: восьмиосные - переменного тока, напряжением 25 кВ ВЛ-80 различных модификаций, и постоянного тока, напряжением 3 кВ ВЛ-10 и ВЛ-8; шестисотые - переменного тока 25 кВ ВЛ-60 и ЧС4, постоянного тока 3 кВ ВЛ-23, ВЛ-22 и ЧС2.

На основе анализа опыта эксплуатации ЭПС обоснованы некоторые преимущества тяговых двигателей постоянного тока и возможности улучшения показателей их работы.

Рассмотрены существующие принципы управления ЭПС постоянного тока на основе схем электровоза ВЛ-10. Отмечено, что на электровозе ВЛ-10, где регулирование скорости осуществляется переключением ступеней пускового реостата, схем соединений тяговых двигателей и шунтируюших сопротивлений обмотки возбуждения, задача оптимального, адаптивного управления превращается в задачу комбинаторную, задачу о выборе наилучшей последовательности переключений коммутирующей аппаратуры. Однако с появлением современных силовых управляемых полупроводниковых ключей (например, биполярные транзисторы с изолированным затвором ЮВТ) появилась возможность обеспечить регулирование тока якоря электродвигателя и тока возбуждения. Для этого предлагается упрощенная принципиальная схема управления тяговыми двигателями электровоза ВЛ-10 (рис.1), которая позволит наиболее эффективно поддерживать оптимальные режимы управления ЭПС. Схема обеспечивает, во-первых, дополнительную экономию до 10% -электроэнергии, во-вторых, протекание переходных режимов без выбросов тока и, тем самым, повышает надежность работы тяговых двигателей.

+

4-с

I.

VI 2

I

■«г

ис. 1 Схема управления тяговыми двигателями (для одной секции) В - обмотки возбуждения, Ьн - нагрузочный реактор

ц —_/Х/ч/ХЛ_

ж

Рис.2 Схема управления тяговыми двигателями (независимое возбуждение)

Импульсное управление осуществляется до достижения скорости пуска. Далее Г- образный фильтр и транзисторы РТ 1 шунтируются контакторами К1 для снижения электрических потерь.

Непрерывное управление током возбуждения возможно, если изменение сопротивления цепи ослабления возбуждения осуществлять при помощи полупроводникового элемента (рис.3).

Рис. 3 Ослабления возбуждения тяговых двигателей

Разработки последних лет связаны с прогрессом в области создания биполярных транзисторов с изолированным затвором (ЮВТ). Так, применявшиеся ранее тиристоры с фазным регулированием, запираемые тиристоры, а также обычные биполярные транзисторы за короткое время были вытеснены ЮВТ. Эти процессы обусловлены известными достоинствами транзисторов ЮВТ: « простотой схем управления;

• отсутствием вспомогательных коммутационных цепей;

хорошей защитной способностью, например при коротких замыканиях;

• низкими коммутационными потерями.

Важным также является высокий уровень стойкости к термоциклическим нагрузкам, который достаточен для удовлетворения даже самых жестких требований, предъявляемых к тяговым устройствам.

Таким образом, предложена схема подключения и алгоритм программы управления параметрами тягозых двигателей постоянного тока, позволяющие расширить возможности оптимального управления по сравнению с существующими принципами управления ЭПС постоянного тока. Это позволит адаптировать тяговые свойства ЭПС к изменениям условий движения (масса состава, профиль пути, состояние окружающей среды) с целью достижения энергооптимальных режимов на всем пути следования состава.

Доказана возможность совместного использования в процессе движения ЭПС как дискретных управляющих параметров (количество тяговых двигателей, способ возбуждения), так и непрерывных (ток якоря, магнитный поток), что позволяет поддерживать КПД тяговых двигателей на оптимальном уровне, а также учитывать изменения коэффициента сцепления между колесом и рельсом.

В четвертой главе рассмотрены вопросы разработки имитационной модели ля оценки потребления электричесхой энергии тяговыми двигателями постоянного тока на основе разработанного математического обеспечения и предложенной ■хемы управления.

Использована одна из современных систем моделирования Matlab-Simulink, беспечивающая высокое качество решения задач применительно к лектромеханическим системам. Для моделирования энергетических систем, ключая устройства электротехники и промышленной электроники, служит пакет фограмм расширения Power System Blocksev. В работе наибольшее применение олучила библиотека Machines, которая содержит модели ряда электрических ангин постоянного тока. Для решения оптимизационных задач MatJab располагает шкетом программ оптимизации Optimization Toolbox. Данный пакет поддерживает сновные методы оптимизации функций ряда переменных, в том числе и условную шнимизацию нелинейных функций. Для решения данной задачи нелинейного рограммирования была использована функция finincon. Она обеспечивает поиск шнимума скалярной функции многих переменных. Положительной стороной анной функции является то, что она может применяться для поиска решения в адаче минимизации, в которой допустимые значения переменных ограничены екоторыми диапазонами: 1Ь<х<иЬ{1Ь - нижний предел, ub - верхний предел). В ачестве исходных данных исследования рассматривались параметры тягового вигателя постоянного тока ТЛ-2К1, применяемого на электровозе ВЛ-10. азработана имитационная модель управления группой тяговых двигателей, озволяющая задавать условия эксплуатации, использовать различные 'емотехнические решения, контролировать энергетические характеристики.

Проведено моделирование режима тяги с максимальным ускорением (пуск) и ежима стабилизации. В результате моделирования предложенной схемы равления в режиме пуска обоснована возможность поддержания тока якоря при оследовательном и независимом возбуждении на постоянном уровне без

использования пусковых резисторов. Уменьшение тока якоря и скорости пуска при независимом возбуждении ведут к уменьшению потребленной электроэнергии при пуске, так как при той же силе тяги двигатели обтекаются меньшим током за меньшее время. При большей силе тяги также происходит уменьшение потребленной электроэнергии за счет достижения меньшей пусковой скорости за более короткое время. Соответственно, это дает возможность повысить пусковой ток и, тем самым, выбрать оптимальную сил;/ тяги для снижения пусковых потерь в режиме пуска в зависимости от массы состава.

Таблица 1

Масса Посл.возб.(конт- Нез. возб. Экономия

состава, реост. управление) ¡я = 600 А, электроэнергии,

тыс.тонн уп = 50 км/ч, =44,3 КМ/Ч, %

(на основе тяговых =549360Н

характеристик ВЛ-

ю)

лраа, кВт-ч, в скобках указано время пуска

1 53,25 (35 с) 52,67 (25 с) 1,1

о 116,5(74 с) 112,4(54 с) 3,5

3 192,6 (128 с) 180,9(88 с) 6,1

4 293,5 (190 с) 260,2 (126 с) н,з

5 423,6 (269 с) '355,2(171 с) 16,1

Как видно из табл.1, большая экономия электроэнергии получается при использовании независимого возбуждения с максимальной силой тяги. Необходимо отметить, что потери в преобразователе не должны превышать 2-3 %.

Результаты моделирования при движении ЭПС в режиме стабилизации сравнивались с экспериментальными данными, полученными ВНИМЖТ при измерении расхода энергии на движение электровоза В Л-10 с отключением части двигателей. Опытные поездки проводили с составами из 4-осных груженых вагонов с роликовыми подшипниками и осевой нагрузкой 21 г. Вес составов в четырех поездках был равен 1488 т, в четырех поездках - 3084 т и в одной - 4596 т. Известно, что в условиях реального графика движения поездов не всегда требуется движение с максимальной скоростью. В этом случае за счет отключения части двигателей можно получить значительную экономию электроэнергии на тягу за поездку.

Например, с учетом небольшого, на 1...2 км/ч, уменьшения скорости при переходе с одинаковой токовой нагрузкой электровоза от движения на восьми двигателях при полном поле возбуждения на четыре двигателя и третью ступень ослабления поля (43%), экономия энергии составила 3,2 % (см, табл.2).

Таблица 2

Масса вагонов поезда Йт Режим работы электровоза, ослабления поля Скорость поезда ^СрСД> км/ч Ток тэд h сред, Л Р •■сред VI кВт Отклонение расчетных данных от экспериментальных % Экономия электроэнергии % ВНИИЖТ

1488 8сп 64,0 105 620 10,5 3,2

4сн3(43%) 63,3 203 600

4cii*-55% 63,3 227 681

8п 100 134 1620 7,2 3,3

4п3(43%) 99 265 1567

4п*-50% 99 246 1476

В таблице 2 представлены результаты моделирования, которые сравнивались с экспериментальными данными, полученными ВНИИЖТом при измерении расхода энергии на движение электровоза ВЛ-10 с отключением части двигателей. Как видно из табл. 2 отклонение расчетных данных от экспериментальных не превышает 10,5 %, что дает возможность использовать данный метод з практических целях.

Отключение части двигателей смещает рабочую зону по скоростной характеристике электровоза в зону более низких скоростей, увеличивая нагрузку оставшихся в работе. Появляются дополнительные более низкие характеристики за счет применения усовершенствованной схемы. Это дает дополнительную возможность машинисту, если позволяют условия движения, экономить энергию, выбирая пониженную скорость (см. рис. 4, определены количество тяговых двигателей и схемы их подключения, в скобках указано ослабление поля возбуждения).

Область оперативных переключений групп тяговых двиггтепей, вес состава 3034 т

3400

3200 -1------

3000 2800

¡6п{55%)

| 1000 -6 800 -= 600 400 4200 0

40

50

60

70

80

90

100

Скорость движения, км/ч

-4П -*-6П!

Рис. 4 Область оперативного переключения групп тяговых двигателей

Таким образом, обосновано йрименение функциональной и принципиальной структур энергосберегающего адаптивного управления, которые дают возможность более оперативно реагировать на изменение условий движения ЭПС (масса состава, профиль пути, состояние окружающей среды) и за счет этого достигнуть до 10% экономии электрической энергии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1 .Проанализировано влияние внешних факторов (массы состава, профиля пути, состояния окружающей среды), схем, алгоритмов и параметров управления на расход электроэнергии тяговыми двигателями при движении ЭПС, и предложена структура энергосбережения.

2.Проведен анализ методов оптимального управления движением ЭПС железнодорожного транспорта и тяговым электроприводом. показана перспективность использования аппарата принципа максимума Понтрягина, позволяющего рационально сочетать высокое быстродействие с достаточной адекватностью модели объекта управления.

3.Разработана методика выбора оптимальных управляющих параметров (количество тяговых двигателей, ток якоря, ток возбуждения) при движении ЭПС в режиме стабилизации.

Лотверждена перспективность дальнейшего развития тягового привода остоянного тока, обладающего широкими возможностями для расширения кспнутационных качеств ЭПС железнодорожного транспорта постоянного тока. • .Разработана принципиальная упрощенная схема управления, позволяющая асширить возможности оптимзльного управления тяговыми двигателями остоянного тока, по сравнению с используемыми схемами конгакторно-еостатного управления ЭПС постоянного тока, за счет улучшения динамики в ежиме пуска, плавного регулирования тока возбуждения, оперативного управления руппами тяговых двигателей.

.Обосновано применение высокопроизводительных и моделирующих программ ля непосредственного решения проблем регулирования таких макросистем, как яговый электропривод железнодорожного транспорта, что позволяет снизить атраты на создание экспериментального образца и сопоставить его с поведением ■изическоя системы.

.Разработана имитационная модель управления тяговыми двигателями постоянного ка в среде Маг1аЬ-51тиКпк, которая позволяет задавать параметры системы правления, осуществлять различные схемы подключения тяговых двигателей, давать соответствующие условия эксплуатации в зависимости от массы состава, рофиля пути, внешних условий, контролировать эксплутационные характеристики оценивать возможности физической реализации технических решений. В результате экспериментов показана возможность экономии электроэнергии (до %) за счет совместного оперативного регулирования количества тяговых игателей, способа возбуждения, тока возбуждения, тока якоря.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Сафин А.Р. Энергооптимальное адаптивное управление тяговыми игателями постоянного тока электроподвижного состава // Известия Высших [ебпых заведений «Проблемы энергетики». - Казань, 2006, - № 5-6 - С. 37 - 44. Сафин А.Р., Ахметгалиев Р.Ф., Вафии Ш.И. Некоторые сравнительные рактеристики адаптивного управления двигателями постоянного и ременного тока // Известил ТулГУ. Серия, Проблемы управления ектротехническими объектами. - Тула, 2005. - Вып.З. - С. 151 -152. хметгалиев Р.Ф., Сафин А.Р., Вафин Ш.И. Об одной возможности вышения эксплутационной надежности двигателя постоянного тока // всстия ТулГУ. Серия. Проблемы управления электротехническими ъектами. - Тула, 2005. - Вып.З. - С. 95 - 96.

Ахметгалиев Р.Ф., Сафин А.Р., Вафин Ш.И. Анализ управляемости параметрами и ханическими характеристиками электрических двигателей различного вида в исимости ог их источников питания // Одиннадцатая Междунар. науч.-техн. нф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. - М., 2005. - Т.2. - С. 116. Ахметгалиев Р.Ф., Сафин А.Р., Вафик Ш.И. Оценка надежности средства

повышения эффективности коллекторно-щеточного узла // Труды Международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение», ноября-2 декабря 2005 г.-Казань, 2005,- С. 206-208.

6. Ахметгалиев Р.Ф., Сафин А.Р., Вафин Щ.И. Устройство, повышаю!" надежность коллекторно- щеточного узла // Двенадцатая Междунар. науч.-те кокф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. -М., 2006. - Т.2. - С. 179

7. Сафин А.Р., Ахметгалиев Р.Ф., Вафин Ш.И. Адаптивное оптимальное управлеш тяговыми двигателями электроподвижного состава // Труды V Международно симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение», 1 - 2 декабря 2004 г. Казань, 2004,- С. 521 -527.

8. Сафин А.Р., Ахметгалиев Р.Ф.. Вафин Ш.И. Анализ и оценка адаптивн управляемых параметров и структур тяговых двигателей постоянного ток электроподвижного состава // Двенадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов аспирантов; Тез. докл. В 3-х т. - М., 2006. - Т.2. - С. 199-200.

9. Сафин А.Р., Ахметгалиев Р.Ф., Вафин Ш.И. Исследование и разработка методо адаптивного управления тяговыми электрическими двигателями с цельк оптимизации их работы // Одиннадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов \ аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. - М., 2005. - Т.2. - С. 145-146.

10. Сафин А.Р., Вафин Ш.И., Ахметгалиев Р.Ф. Энергооптимальное адаптивно управление тяговыми двигателями электроподвижного состава // Международна научно-практическая интернет-конференция «Электрооборудование и электрохозяйство: процессы и системы управления - ЭЭПС - 2005», 19-23 сентября 2005 г.-Казань, 2005.

11. Сафин А.Р., Ахметгалиев Р.Ф., Вафин Ш.И. Стратегия выбора адаптивно управляемых параметров и структур тяговых двигателей постоянного тока электроподвижного состава Н Труды V! Международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение», 29 ноября - 2 декабря 2005 г. -Казань, 2005,-С. 241 -246.

Подписано в печать

Печ.л !,0 Тираж 100 экз. Зак. № 0 ПЦ МЭИ(ТУ), г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 13

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ АДАПТИВНОГО ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА, ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. СОСТОЯНИЕ И ВАЖНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

1.2. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА РАСХОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

1.3. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ, СИСТЕМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

1.4. АДАПТИВНЫЕ СИТСЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

1.5. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. ВЫБОР КРИТЕРИЯ СИСТЕМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ.

1.6. ВЫВОДЫ

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ.

2.1. ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМУМА МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ, СОВЕРШЕННОЙ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ.

2.1.1. Постановка задачи оптимального управления.

2.1.2. Оптимальные режимы управления движением ЭПС.

2.1.3. Необходимые условия оптимальности.

2.1.4. Расчет оптимальной траектории движения поезда на участках с легким уклоном пути.

2.2. ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА В РЕЖИМЕ СТАБИЛИЗАЦИИ.

2.3. ВЫВОДЫ.

3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

3.1 СУЩЕСТВУЮЩИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ЭПС ПОСТОЯННОГО ТОКА.

3.2. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ЭПС ПОСТОЯННОГО ТОКА.

3.3. ВЫВОДЫ.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МАКРОСИСТЕМ МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МАТЬАВ.

4.1. ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ДОСТОВЕРОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ МАКРОСИСТЕМ.

4.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ТЛ-2К

4.3. ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА МЕТОДАМИ МАТЬАВ.

4.4. ВЫВОДЫ.

Актуальность

Железнодорожный транспорт России является достаточно энергоемким и, тем не менее, по удельным расходам топливно-энергетических ресурсов на единицу производимой работы — это наиболее экономичный вид транспорта, на долю которого приходится подавляющее большинство перевозок грузов и до половины пассажирооборота страны.

На рис.1,а представлен удельный расход энергоресурсов, а на рис.1,6 распределение грузооборота по видам транспорта в процентах. дорожный Оипьный & 32 7

1 8.7 р— ] 4 1-■ 4,5 к'шга 0,1

Железно- Двтоми- Морской Рачкий Воздушный

ДОРОЖНЫЙ бИПЬНЫЙ

Рис. 1. Сравнительные соотношения (а) расхода энергоресурсов на единицу транспортной продукции (на 1 т-км) и распределение грузооборота по видам транспорта (б) в 2003 г.

В целом по сети железных дорог ежегодно расходуется 5 — 6 % вырабатываемой в стране электроэнергии и до 6 % дизельного топлива или в натуральных показателях: свыше 40 млрд. кВт-ч электроэнергии, 3 млн. т дизельного топлива, 4,5 млн. т угля, до 1 млн. т мазута, почти 1 млрд. м3 природного газа, 170 тыс. т бензина и до 250 млн. м3 воды. На тягу поездов во всех видах движения приходится около 82 % электроэнергии и 85 % дизельного топлива [38].

Поэтому так важно применение в данной области энергосберегающих технических средств, технологий и мероприятий, которые позволят повысить ресурс тяговых двигателей и улучшить эффективность использования энергоресурсов.

Одним из способов снижения потребления электроэнергии на движение является оптимальное управление тяговыми двигателями электроподвижного состава (ЭПС) с адаптацией к внешним условиям и режимам движения.

В нашей стране на всех типах магистрального ЭПС постоянного тока реально используется только тяговый электропривод с коллекторными тяговыми машинами и дискретным контакторно - реостатным управлением. Поэтому на ближайшие годы в нашей стране тяговые двигатели постоянного тока будут оставаться основным тяговым элементом на ЭПС. Продолжаются разработки и освоение промышленностью новых электровозов, моторных вагонов с этим типом тяговых машин, т.е. возможности улучшения показателей их работы ещё не исчерпаны.

В связи с этим разработка энергосберегающих схем и алгоритмов управления тяговыми двигателями постоянного тока ЭПС несомненно является актуальной задачей.

Цель диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка методики выбора оптимальных управляющих параметров и энергосберегающих структур управления тяговым электроприводом постоянного тока.

Основные задачи исследования

- изучение влияния внешних факторов (массы состава, профиля пути, состояния окружающей среды), схем, алгоритмов и параметров управления на расход энергии тяговыми двигателями при движении ЭПС; исследование расширения эксплуатационных возможностей тяговых двигателей постоянного тока для повышения эффективности использования ЭПС;

- разработка схем и алгоритмов управления тяговым электроприводом, учитывающие условия движения ЭПС (масса состава, профиль пути, состояние окружающей среды), с целью достижения минимума расхода электроэнергии на тягу;

- разработка имитационной модели схем подключения и управления тяговым электроприводом в среде Ма11аЬ-81тиНпк, которая позволит оценить потребление энергии тяговыми двигателями при различных условиях эксплуатации и определить оптимальные управляющие параметры: количество-тяговых двигателей, ток якоря, ток возбуждения.

Методы исследований

Методы, исследования определялись характером каждой из поставленных задач и опирались на положения теории электрической тяги и теории методов оптимизации.

Технические исследования выполнялись на ПЭВМ с использованием программы МаЙаЬ-ЗшшНпк. Обоснованность и достоверность теоретических положений, выводов подтверждается проведенными расчетами и сопоставлением известных, опубликованных в научно- технической литературе достижений.

Научная новизна

- разработана методика выбора оптимальных управляющих параметров, для регулирования скорости и силы тяги (торможения) в различных режимах;

- определена структура энергосбережения локомотива и на её основе разработана принципиальная упрощенная схема управления тяговыми двигателями ЭПС, основанная на совместном применении регулирования тока якоря, тока возбуждения и изменения количества используемых тяговых двигателей, позволяющая расширить возможности оптимального управления тяговыми двигателями постоянного тока, по сравнению с существующими принципами управления ЭПС постоянного тока.

Практическая ценность

- предложена принципиальная схема управления тяговыми двигателями постоянного тока ЭПС, обеспечивающая экономию электроэнергии до 3-10% за счет улучшения динамики в режиме пуска, плавного регулирования тока возбуждения, оперативного управления группами тяговых двигателей;

- разработанная схема относительно проста в реализации и может быть внедрена на действующих электровозах;

- разработана имитационная модель управления тяговыми двигателями, которая позволяет на стадии проектирования проверить достоверность теоретических положений, сформулировать требования к отдельным блокам и оценить возможности их физической реализации.

Достоверность результатов

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается использованием при решении поставленных задач корректных математических методов, обоснованностью применяемых допущений, а также сравнительным анализом экспериментальных данных, полученных на опытном полигоне ВНИИЖТ и данных имитационного моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту

- разработанная методика выбора оптимальных управляющих параметров при движении ЭПС в различных режимах;

- выбор и обоснование структуры энергосберегающей схемы управления.

Апробация работы

По диссертационной работе опубликовано 6 статей и 5 тезисов, результаты работы докладывались на 4 Международных и на 1 Всероссийской конференциях.

Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: XI Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2005 г.), XII Международная научно—техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2006 г.), III Всероссийская научно-практическая конференция «Системы управления электротехническими объектами» (г.Тула, 2005 г.), V Международный симпозиум «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (г. Казань, 2004 г.), VI Международный симпозиум «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (г. Казань, 2005 г.), Международная научно-практическая Интернет-конференция

Электрооборудование и электрохозяйство: процессы и системы управления-ЭЭПС-2005» (г. Казань, 2005 г.), а также регулярно обсуждались на аспирантско - магистерских семинарах КГЭУ.

4.4. ВЫВОДЫ

1. Разработаны имитационные модели управления упрощенной принципиальной схемой, процессы в которых соответствуют физическим системам, с помощью пакета МайаЬ, позволяющие исследовать энергетические характеристики тягового электропривода постоянного тока.

2. Разработанная программа позволяет определять оптимальные параметры тяговых двигателей в режиме стабилизации, с учетом ограничений на силу тока, ослабления возбуждения, скорость движения, профиль пути в процессе движения ЭПС и внедрить её в систему автоведения поезда.

3. Показано, что предложенная программа управления согласуется с характеристиками тягового электродвигателя, что позволяет использовать её в реальных условиях эксплуатации.

4. Показана возможность получения экономии электроэнергии потребляемой тяговыми двигателями постоянного тока ЭПС от 3 до 10 % за счет улучшения динамики в режиме пуска (до 3 %), плавного регулирования тока возбуждения (2-3 %), оперативного управления группами тяговых двигателей (до 3%).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 .Проанализировано влияние внешних факторов (массы состава, профиля пути, состояния окружающей среды), схем, алгоритмов и параметров управления на расход электроэнергии тяговыми двигателями при движении ЭПС, и предложена структура энергосбережения.

2.Проведен анализ методов оптимального управления движением ЭПС железнодорожного транспорта и тяговым электроприводом, показана перспективность использования аппарата принципа максимума Понтрягина, позволяющего рационально сочетать высокое быстродействие с достаточной адекватностью модели объекта управления.

3.Разработана методика выбора оптимальных управляющих параметров (количество тяговых двигателей, ток якоря, ток возбуждения) при движении ЭПС в режиме стабилизации.

4.Потверждена перспективность дальнейшего развития тягового привода постоянного тока, обладающего широкими возможностями для расширения эксплутационных качеств ЭПС железнодорожного транспорта постоянного тока.

5.Разработана принципиальная упрощенная схема управления, позволяющая расширить возможности оптимального управления тяговыми двигателями постоянного тока, по сравнению с используемыми схемами контакторно-реостатного управления ЭПС постоянного тока, за счет улучшения динамики в режиме пуска, плавного регулирования тока возбуждения, оперативного управления группами тяговых двигателей. б.Обосновано применение высокопроизводительных и моделирующих программ для непосредственного решения проблем регулирования таких макросистем, как тяговый электропривод железнодорожного транспорта, что позволяет снизить затраты на создание экспериментального образца и сопоставить его с поведением физической системы.

7.Разработана имитационная модель управления тяговыми двигателями постоянного тока в среде Ма1:1аЬ-81тиПпк, которая позволяет задавать параметры системы управления, осуществлять различные схемы подключения тяговых двигателей, задавать соответствующие условия эксплуатации в зависимости от массы состава, профиля пути, внешних условий, контролировать эксплутационные характеристики и оценивать возможности физической реализации технических решений.

8. В результате экспериментов показана возможность экономии электроэнергии (до 10%) за счет совместного оперативного регулирования количества тяговых двигателей, способа возбуждения, тока возбуждения, тока якоря.

1. Автоматизация систем управления электрическим подвижным составом: Учеб. пособие для вузов ж-д. трансп. / Под общ. редакцией A.B. Плакса. - М.: Трансжелдориздат, 1963. -215 с.

2. Автоматизация электроподвижного состава: Учебник для вузов ж.-д. трансп./ А.Н. Савоськин, Л.А. Баранов, A.B. Плакс, В.П. Феоктистов; Под ред. А.Н. Савоськина. М.: Транспорт, 1990. - 311 с.

3. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие для вузов по спец. «Автоматика и упр. в техн. системах». М.: Высш. шк., 1989. -264 с.

4. Александровский А. М., Егоров C.B., Кузин А.Е. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими объектами. М.: Энергия, 1973. - 272 с.

5. Андерсон Б., Битмид Р. Устойчивость адаптивных систем: Пер. с англ. Е.Г. Коваленко / Под ред. С.Г. Чеботарева. М.: Мир, 1989. - 263 с.

6. Андриевский Б.Р., Стоцкий A.A., Фрадков А.Л. Алгоритмы скоростного градиента в задачах управления и адаптации // Автоматика и телемеханика. -1988.- №12.-С. 3-39.

7. Ахметгалиев Р.Ф., Сафин А.Р., Вафин Ш.И. Об одной возможности повышения эксплутационной надежности двигателя постоянного тока // Известия ТулГУ. Серия. Проблемы управления электротехническими объектами. Тула, 2005. - Вып.З. — С. 95 - 96.

8. Ахметгалиев Р.Ф., Сафин А.Р., Вафин Ш.И. Устройство, повышающее надежность коллекторно- щеточного узла // Двенадцатая Междунар. науч.-техн.конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. М., 2006. - Т.2. - С. 179 -180.

9. Баранов J1.A., Ерофеев Е.В., Максимов В.М., Головичер Я.М. Микропроцессорные системы автоведения поездов // Железнодорожный транспорт. 1985. - №11. - С. 37-39.

10. Барвелл Ф.Т. Автоматика и управление на транспорте: Пер. с англ. 2-е. изд., испр.- М.: Транспорт, 1990. - 367 с.

11. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. JL: Энергоатомиздат,1982. - 391 с.

12. Беллман Р. Процессы регулирования с адаптацией: Пер. с англ. Ю.П. Леонова. / Под ред. А. М. Летова.- М.: Наука, 1964. 359 с.

13. Бирюков И. В., Беляев А. И., Рыбников Е. К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. М.: Транспорт, 1986. - 256 с.

14. Блохин Е.П., Манашкин Л.А. Динамика поезда: нестационарные продольные колебания. М.: Транспорт, 1982. - 222 с.

15. Борцов Ю.А., Поляхов Н.Д., Путов В.В. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением. Л.: Энергоатомиздат, 1984. — 215 с.

16. Борцов Ю.А., Юнгер Н.Б. Автоматические системы с разрывным управлением. Л.: Энегроатомиздат, Ленинградское отд-ние, 1986. - 168 с.

17. Воронов A.A. Введение в динамику сложных управляемых систем. М.: Наука, 1985.-352 с.

18. Гарбузюк B.C., Тулупов В. Д. Потенциальные возможности совершенствования тягового электропривода электропоездов постоянного тока// Двенадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. М., 2005. - Т.2. - С. 185 - 186.

19. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковыхсистем в Matlab 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001. - 315 с.

20. Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л.: Энергия, 1973. - 304 с.

21. Глазенко- Т.А., Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л.: Энергия, 1969. - 184 с.

22. Громыко В.Д., Санковский Е.А. Самонастраивающиеся системы с моделью. М.: Энергия, 1974. - 79 с.

23. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB. СПб.: Питер, 2000.- 429с.

24. Деревицкий Д.П., Фрадков А.Л. Прикладная теория дискретных адаптивных систем управления. М.: Наука, 1981.-216с.

25. Дубровский З.М., Курчатова В.А., Томфельд Л.П. Электровоз. Управлениеии обслуживание.- М.: Транспорт, 1979- 231 с.

26. Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SPl/7+Simulink 5/6 в математике и моделировании. Серия «Библиотека профессионала».- М.: Солон-Пресс, 2005.576 с.

27. Дьяконов В.П. Matlab 6/6.1/6.5 +Simulink 4/5. Основы применения.- М.: Солон-Пресс, 2004.- 768 с.

28. Ерофеев Е.В., Мостов И.С. Оптимизация программ движения поездов // Тр. МИИТ. 1977. -Вып. 550. - С.121-125.

29. Илютович А.Е. Выбор вариации спуска в задаче оптимального управления со смешанными ограничениями. Декомпозиционный подход // Автоматика и телемеханика. 1989.- №9. - С. 103-114.

30. Кадомцев Б.Б. Динамика и информация // Успехи физ. наук. 1994. - Т. 164. -С. 487-530.

31. Калашников Б.Е., Кривицкий С.О., Эпштейн И.И. Системы управления автономными инверторами. М.: Энергия, 1974. - 105 с.

32. Кетков Ю.Л., Кетков А.Ю., Шульц М.М. Matlab 6.x.: программирование численных методов.- СПб.: БХВ- Петербург, 2004. 672 с.

33. Клюев A.C. Автоматическое регулирование.- М.: Высшая школа, 1986. 350с.

34. Козлов Ю.М, Юсупов P.M. Беспоисковые самонастраивающиеся системы. -М.: Наука, 1969.-456 с.

35. Костромин A.M. Оптимизация управления локомотивом.- М.: Транспорт, 1979. 119 с.

36. Котельников A.B. Энергетическая стратегия железных дорог России // Железные дороги мира. 2005. №2. - С. 53 - 57.

37. Кудрявцев Я.Б. Принцип максимума и оптимальное управление движением поезда // Вестник ВНИИЖТ. 1977. - №1. - С. 57-61.

38. Лазарев Ю. MatLab 5.x. Киев: Ирина, BHV, 2000. - 381 с.

39. Логинова Е. Ю., Солдатенко Д. А. Обоснование выбора типа тягового электропривода локомотива по критериям условной эффективности: Сб. трудов МИИТа / Транспорт: наука, техника, управление. 2004. № 10. - С. 15 - 19.

40. Максимов В.М. Выбор рациональных режимов ведения поезда// Железнодорожный транспорт. 1968. - № 3. - С. 55-57.

41. Меерзон Ю.М. Анализ технического состояния тяговых двигателей // Сборник докладов и сообщений научно-технической конференции «Повышение ресурса тяговых электродвигателей». М.: ОАО «РЖД», 2004 г. -С.15-19.

42. Мееров М.В. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности. М.: Наука, 1967. - 424 с.

43. Метод векторных функций Ляпунова в теории устойчивости / Под ред. A.A. Воронова, В.М. Матросова. М.: Наука, 1987. - 312 с.

44. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления: Учебник / Под ред. Н.Д. Егупова; издание 2-ое, стереотипное.- М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э.1. Баумана, 2002.- 744с.

45. Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков A.JL Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. СПб.: Наука, 2000. - 548 с.

46. Михальченко Г. С., Федяева Г. А., Власов А. И. Моделирование переходных режимов в асинхронном тяговом приводе локомотивов // Вестник ВНИИЖТ. -2003. №4. С. 42-47.

47. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом / Ю. А. Бахвалов, А. А. Зарифьян, В. Н. Кашников, П. Г. Колпахчьян, Е. М. Плохов, В. П. Янов; под ред. Е. М. Плохова. М.: Транспорт, 2001.-286 с.

48. Моисеев П.П. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-488 с.

49. Назин A.B., Позняк A.C. Адаптивный выбор вариантов: Рекуррентные алгоритмы. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1986-288 с.

50. Некрасов О. А., Лисицын А. JT. Режимы работы магистральных электровозов. М.: Транспорт, 1983. - 231 с.

51. Некрасов О. А., Рахманинов В. И. Расчетные исследования отключения части тяговых двигателей электровоза постоянного тока с целью снижения расхода энергии на тягу // Труды ВНИИЖТ. 1982. Вып.642. - С. 43 - 54.

52. Необходимое условие в оптимальном управлении / А.П. Афанасьев, В.В. Дикусар, A.A. Милютин, С.А. Чуканов. М.: Наука, 1990. - 320 с.

53. Основы электрического транспорта: учебник для студ. высш. учебн. заведений / М.А. Слепцов, Г.П. Долаберидзе, A.B. Прокопович и др. ; под общ. ред. М.А. Слепцова. М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 464 с.

54. Петров A.C., Рутковский В.Ю., Земляков С.Д. Адаптивное координатно-пааметрическое управление нестационарными объектами. М.: Наука, 1980. -234 с.

55. Петров Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления. 2-е. изд. перераб. и доп. - Л.: Ленингр. отд-ие, 1977- 280 с.

56. Петров Ю.П. Оптимальное управление движением транспортных средств. -Л.: Энергия, Ленингр. отд-ие, 1969. 96 с.

57. Петров Ю.П. Оптимальное управление электрическим приводом с учетом ограничений по нагреву. Л.: Энергия, Ленингр. отд-ие, 1971. - 144 с.

58. Петров Ю.П. Оптимальное управление электроприводом. М.: Госэнергоиздат, 1961. — 187 с.

59. Позняк A.C. Обучающиеся автоматы в задачах стохастического программирования. АиТ, 1973, №10, - С. 84-96.

60. Почаевец Э.С. Исследование оптимального тягового режима электроподвижного состава// Тр. МИИТ. 1967. - Вып.282. - С. 52-64.

61. Правила тяговых расчетов для поездной работы.- М.: Транспорт, 1985.- 287 с.

62. Разработка оптимальных программ управления движением транспортных средств / Монахов О.И., Новокрещенова Л.Д., Раскин В.В., Урдин В.И.// Известия ВУЗов. Электромеханика.- 1991. № 5.- С.61-66.

63. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров H.H. Теория электрической тяги: Учебник для вузов ж-д. трансп. 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Транспорт, 1983. -328 с.

64. Сафин А.Р. Энергооптимальное адаптивное управление тяговыми двигателями постоянного тока электроподвижного состава // Известия Высших учебных заведений «Проблемы энергетики». Казань, 2006. - № 5-6 — С. 37 -44.

65. Сафин А.Р., Ахметгалиев Р.Ф., Вафин Ш.И. Адаптивное оптимальное управление тяговыми двигателями электроподвижного состава // Труды V

66. Международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение», 1 2 декабря 2004 г. - Казань, 2004. - С. 521 - 527.

67. Сейдж. Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами: Пер. с англ / Под ред. Б.Р. Левина. М.: Радио и связь, 1982. - 392 с.

68. Сенаторов В.А. Отключение части тяговых двигателей электровоза с целью экономии электроэнергии на тягу при ведении легковесного состава // Вестник ВНИИЖТ. 2003. №1. - С. 53 - 57.

69. Соловьёв Ю.А. Системы спутниковой навигации.- М.: Эко-Трендз, 2000 -270 с.

70. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. A.A. Красовского. М.:Наука, 1987. - 712 с

71. Срагович В.Г. Адаптивное управление. — М.: Наука, 1981-381 с.

72. Тимофеев A.B. Построение адаптивных систем управления программным движением. JL: Энергия, Ленингр. отд-ие.,1980. - 88 с.

73. Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учеб. пособие для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 624с.

74. Толкачев A.B. О выборе оптимального управления движением поезда // Тр. ТашИИТ. 1976. -Вып.134. — С. 40-54.

75. Тулупов В.Д. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1976. - 368 с.

76. Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1981.-368 с.

77. Федяева Г.А., Федяев В.Н. Программный комплекс для расчета электромеханических процессов в тяговых электроприводах локомотивов при нестационарных и аварийных режимах // Вест. Брянского техн. ун-та. 2004. № 2.-С. 117- 123.

78. Фомин В.Н., Фрадков А.Л., Якубович В.А. Адаптивное управление динамическими объектами. М.: Наука, 1981.- 448 с.

79. Фрадков А.Л. Адаптивное управление в сложных системах. М.: Наука, 1990.-292 с.

80. Фрадков А.Л. Схема скоростного градиента и ее применение в задачах адаптивного управления // Автоматика и телемеханика. 1979.№9.- С. 90-101.

81. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование: Пер с англ,-М.: Мир, 1975. 534 с.

82. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями / С.Г. Герман-Галкин, В.Д. Лебедев, Б. А. Марков, Н.И. Чичерин.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1986. 248 с.

83. Цыпкин Я.З., Позняк A.C. Обучающиеся конечные автоматы // Техническая кибернетика. 1972. № 3. - С. 127-140.

84. Чистов В.П. и др. Оптимальное управление электрическим приводом постоянного тока.-М.: Энергия, 1968.

85. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, вычисления и приложения. Пер. с англ. Смирновой Е.М.: под. ред. Лотова А.В.- М.: Радио и связь, 1992.-504 с.

86. Электрическая тяга на железных дорогах СССР и зарубежных стран. М.: Транспорт, 1970,- 212 с.

87. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.2 Электротехнические изделия и устройства / Под. общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. И.Н. Орлов) 8-е изд., испр. и доп.- М.: Издательство МЭИ, 2001. - 518 с.

88. Ябко И.А. Численный метод определения энергооптимального управления движением поезда В сб. Железнодорожный транспорт на новом этапе развития: Москва, «Интекст», 2003, с. 129-135.

89. Яковлев Д.В. Управление электровозом и его обслуживание: Учебник для техн. школ.- 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Трнспорт, 1978.- 304 с.

90. Ichikawa К. Application of Optimization for Bounted State / Variable Problems to te Operation of Trains // Bull, of JSME Nagoya Univ. Tokyo, 1968.- V.l 1 № 47. -P. 857-865.

91. Kazmierkowski M., Tunia H. Automatic Control of Converter-Fed Drives. ELSEVIER Amsterdam London - New York - Tokio. PWN- POLISH SCIENTIFIC PUBLISHERS. Warszawa, 1994. - 559 c.

92. Landau T.D. Adaptive control system: the Model Reference approach.- N.Y. Marcel Decker, 1979. P. 406.

93. Narendra K.S., Lin Y. H., Valavani L.S. Stable adaptive controller design. Part II: proof of stability // IEEE Trans, on Automat. Control. - 1980. - V.25. №3. -P.440 - 448.