Моделі і методи адаптивного керування параметрами руху засобів рейкового транспорту (дисертація)
Loading...
Date
2010
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
УкрДАЗТ, Харків
Abstract
UKR: У дисертації на основі системного підходу розроблено перспективну концепцію синтезу автоматизованих систем керування рухомими одиницями рейкового транспорту залізниць для автоматизованого ведення графіка рухупоїздів. На основі нових розширень чітких та нечітких мереж Петрі запропоновано комплекс логіко – динамічних моделей диспетчерських підсистем, які враховують нечіткі збурення зовнішнього середовища. Ці моделі дозволяють прогнозувати процес формування керуючих дій щодо швидкості та
підвищити оперативність їх введення в контури керування. Запропоновані методи і процедури побудови контурів нижнього рівня
систем керування рухомими одиницями. Ці методи на відміну від існуючих реалізують режим динамічної адаптації. Такий режим реалізовано шляхом поточного обчислення у реальному часі критерію оптимізації та параметрів настроювання регуляторів.
RUS: В диссертации на основе системного подхода разработана перспективная концепция синтеза автоматизированных систем управления подвижными единицами рельсового транспорта железных дорог для автоматизированного ведения графика движения железнодорожных поездов. Такая система должна представлять собой иерархическую структуру, состоящую из диспетчерских подсистем (средний уровень) и контуров непосредственного управления рельсовыми средствами железнодорожного транспорта (нижний уровень). Впервые на основе обоснованных критериев оптимизации (оперативность принятия решений с уверенностью в правильности их принятия; минимум интеграла модуля куба ошибки сигналов; максимальная степень устойчивости) предложены методы построения адаптивных подсистем и контуров управления средствами рельсового транспорта железных дорог для повышения стабильности поддержания их скорости. Разработаны новые расширения четких и нечетких сетей Петри путем введения квазидвунаправленных дуг и различных нечетких переходов, cовокупность которых позволила создать модели логико – динамических (диспетчерских) подсистем и обеспечить упрощение моделей от 15 до 50 %. Учтена особенность подвижных единиц, состоящая в распределенности их параметров (масса, запаздывание) вдоль поезда. Показано, что модель объекта – подвижной единицы, описываемая уравнениями в частных производных, может быть представлена динамической моделью с эквивалентным запаздыванием. Разработан метод адаптивной фильтрации сигналов, которые обрабатываются в контурах управления скоростью, на основе определения текущих оценок характеристик сигналов и помех. В отличие от классических методов предложенный метод не требует накопления информации о статистических характеристиках сигналов и помех. Путем текущего вычисления отношения уровней сигнал/помеха этот метод позволяет в режиме динамической адаптации непрерывно подстраивать основной параметр адаптивного фильтра – постоянную времени. Усовершенствован критерий оптимизации для синтеза адаптивного фильтра, который характеризует превышение оценкой мощности выходного сигнала фильтра мощности составляющей выходного сигнала, вызванного помехой. Это позволяет более эффективно подавлять помеховую составляющую в выходном сигнале. Для контуров управления скоростью рельсовых подвижных единиц, которые содержат адаптивные фильтры и адаптивные регуляторы, разработана процедура синтеза их параметров на основе предложенной динамической адаптации параметров. Впервые разработана универсальная модель адаптивного помехоустойчивого контура управления, который функционирует в режиме динамической адаптации. Выполнено исследование динамики процессов, которое подтвердило полученные теоретические результаты. Показано, что использование критерия максимальной степени устойчивости обеспечивает получение близких к апериодическим процессов при изменении характеристик помех и параметров подвижных единиц в широких пределах. Это даст возможность при реализации перспективных контуров управления скоростью средств рельсового транспорта железных дорог повысить участковую скорость поездов.
ENG: On the basis of system approach it was developed the perspective conception of automatized systems synthesis of rolling stock control for automatized conduct of a schedule for railway movement. System of logical - dynamic models of controller subsystems which take into account fuzzy perturbations of environment was proposed on the basis of modern extension of fuzzy Petri nets. These models make it possible to predict the processes of rolling stock control and improve the efficiency, when introducing them to control circuits. Methods and procedures of construction of lower level circuits for rolling stock control systems are proposed. These methods realize the condition of dynamical adaptation, as distinguished from the existent ones. Such condition is represented by current calculation of optimization criterion and regulator tuning parameters in the course of real time.
RUS: В диссертации на основе системного подхода разработана перспективная концепция синтеза автоматизированных систем управления подвижными единицами рельсового транспорта железных дорог для автоматизированного ведения графика движения железнодорожных поездов. Такая система должна представлять собой иерархическую структуру, состоящую из диспетчерских подсистем (средний уровень) и контуров непосредственного управления рельсовыми средствами железнодорожного транспорта (нижний уровень). Впервые на основе обоснованных критериев оптимизации (оперативность принятия решений с уверенностью в правильности их принятия; минимум интеграла модуля куба ошибки сигналов; максимальная степень устойчивости) предложены методы построения адаптивных подсистем и контуров управления средствами рельсового транспорта железных дорог для повышения стабильности поддержания их скорости. Разработаны новые расширения четких и нечетких сетей Петри путем введения квазидвунаправленных дуг и различных нечетких переходов, cовокупность которых позволила создать модели логико – динамических (диспетчерских) подсистем и обеспечить упрощение моделей от 15 до 50 %. Учтена особенность подвижных единиц, состоящая в распределенности их параметров (масса, запаздывание) вдоль поезда. Показано, что модель объекта – подвижной единицы, описываемая уравнениями в частных производных, может быть представлена динамической моделью с эквивалентным запаздыванием. Разработан метод адаптивной фильтрации сигналов, которые обрабатываются в контурах управления скоростью, на основе определения текущих оценок характеристик сигналов и помех. В отличие от классических методов предложенный метод не требует накопления информации о статистических характеристиках сигналов и помех. Путем текущего вычисления отношения уровней сигнал/помеха этот метод позволяет в режиме динамической адаптации непрерывно подстраивать основной параметр адаптивного фильтра – постоянную времени. Усовершенствован критерий оптимизации для синтеза адаптивного фильтра, который характеризует превышение оценкой мощности выходного сигнала фильтра мощности составляющей выходного сигнала, вызванного помехой. Это позволяет более эффективно подавлять помеховую составляющую в выходном сигнале. Для контуров управления скоростью рельсовых подвижных единиц, которые содержат адаптивные фильтры и адаптивные регуляторы, разработана процедура синтеза их параметров на основе предложенной динамической адаптации параметров. Впервые разработана универсальная модель адаптивного помехоустойчивого контура управления, который функционирует в режиме динамической адаптации. Выполнено исследование динамики процессов, которое подтвердило полученные теоретические результаты. Показано, что использование критерия максимальной степени устойчивости обеспечивает получение близких к апериодическим процессов при изменении характеристик помех и параметров подвижных единиц в широких пределах. Это даст возможность при реализации перспективных контуров управления скоростью средств рельсового транспорта железных дорог повысить участковую скорость поездов.
ENG: On the basis of system approach it was developed the perspective conception of automatized systems synthesis of rolling stock control for automatized conduct of a schedule for railway movement. System of logical - dynamic models of controller subsystems which take into account fuzzy perturbations of environment was proposed on the basis of modern extension of fuzzy Petri nets. These models make it possible to predict the processes of rolling stock control and improve the efficiency, when introducing them to control circuits. Methods and procedures of construction of lower level circuits for rolling stock control systems are proposed. These methods realize the condition of dynamical adaptation, as distinguished from the existent ones. Such condition is represented by current calculation of optimization criterion and regulator tuning parameters in the course of real time.
Description
Захист – 21 травня 2010 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
С. Панченко: ORCID 0000-0002-7626-9933
С. Панченко: ORCID 0000-0002-7626-9933
Keywords
автоматизована система керування засобами рейкового транспорту, графік руху поїздів, адаптивний контур керування рухомою одиницею, автоматизированная система управления средствами рельсового транспорта, график движения поездов, адаптивный контур управления подвижной единицей, automatized control system, adaptive circuit, rolling stock control, schedule for railway movement
Citation
Панченко С. В. Моделі і методи адаптивного керування параметрами руху засобів рейкового транспорту : дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.20. Дніпропетровськ, 2010. 294 с.