Устройство для автоматического управления тяговым электроприводом дизель-электрического транспортного средства

 

Изобретение относится к системам автоматического управления дизель-электрических приводов транспортных средств с повышенными требованиями к динамической точности по скорости движения. Цель изобретения - повышение динамической точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического управления тяговым электроприводом, содержащее последовательно связанные дизель 1, синхронный генератор 2 с регулятором 13 возбуждения, выпрямитель 3, тяговый электродвигатель 4, связанный с ведущим колесом 5 транспортного средства, введен нелинейный регулятор 11 скорости, к входам которого подсоединены выходы датчиков угловой скорости 7 вращения дизеля, напряжения 8 статорной цепи синхронного генератора, скорости 9 движения транспортного средства и момента 10 сопротивления на ведущих колесах и выход блока 12 задания скорости движения транспортного средства, а выход нелинейного регулятора подключен к входу регулятора 13 возбуждения синхронного генератора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„15339О6 (5ц 5В601 1520

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4405878/31-11 (22) 08.04.88 (46) 07.01.90. Бюл. № 1 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В. Ф. Кудин, С. Э. Ляшевский и О. 1О. Пономаренко (53) 62! .3.072.6 (088.8) (56) Ефремов И. С. и др. Электрические трансмиссии пневмоколесных транспортных средств.-М.: Энергия, 1976, с. 166 — 170.

180 — 183. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к системам автоматического управления дизель-электрических приводов тра нспортных средств с повыц енными требованиями к динамической

2 точности по скорости движения. Цель изобретения — повышение динамической точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического управления тяговым электроприводом, содержащее последовательно связанные дизель 1, синхронный генератор 2 с регулятором 13 возбуждения, выпрямитель 3, тяговый электродвигатель 4, связанный с ведущим колесом 5 транспортного средства, введен нелинейный регулятор 11 скорости, к входам которого подсоединены выходы датчиков угловой скорости 7 вращения дизеля, напряжения 8 статорной цепи синхронного генератора, скорости 9 движения транспортного средства и момента !О сопротивления на ведущих колесах и выход блока 12 задания скорости движения транспортного средства, а выход нелинейного регулятора подключен к входу регулятора 13 возбуждения синхронного генератора. 1 ил.! 533906

Изобретение относится K системам автоматического управления дизель-электрических приводов транспортных средств с псвышенными требованиями к динамической точности по скорости движения.

Цель изобретения — повышение дингМ ИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ.

На чертеже представлена функциональная схема устройства а1зтоматического управления дизель-электрического привода транспортного средства по одному борту (электрическая трансмиссия выполнена по бортовой схеме).

Устройство автоматического управления дизель-электрического привода транспорт: ного средства содержит дизель 1, механически связанный с синхронным генератором 2, выход которого подключен к выи ря.", ителю 3, выход которого подсоединен к тяговому электродвигателю 4, механически связанному с ведущими колесами 5, на которые воздействует момент сопротивления со стороны дороги 6. Выходы датчика 7 угловой скорости вращения дизеля, механически связанного с дизелем 1 (например, тахоI åíåðàòoð, вал которого соединен с налом дизеля), датчика 8 напряжения статорной цепи синхронного генератора, подключенного к выходу синхронного генератора 2 (например,трансформатор напряжения, подключенный к статорной цепи синхронно:-о генератор»), датчик» 9 скорости движения тр»нсиортного средства,мехаиич ски связ»ьногс с ведущими:солесами 5 (наи...име, тахогсиератор, вал которого соединен:: о ".к.. ведущих колес) и датчика 10 момента согротивления движения,:;!ex»I-. :чески сняза»-".! Ого с ведущими колесами 5 (например, теизод»тчик) подсоединены к первым входа я нелинейного регулятора !1 скорост:., а втсрой = ãî вход соединен с выходом блока !2 задания скорости движения. Быхо. нелинейного регулятора !1 скорости подключен к входу регулятора 13 возбуждения, выход которого соединен с входом синхронного генератора 2.

}телинейный регулятор 1 скорости ди. зель-электрического привода транспортного средства вьшолнен на операционных ycuIHiñ IHê, транзисторах и резисторах. В данном устройстве используется нелинейный закон управления (=-: Кос ц)- — gocoU — Кос; Ъ вЂ” — Кос4 / +

+ к, тп -+- - 3, 1 -- выходной сигнал нелинеиного регулятора; м, Uc â€,, ", m — значения угловой скорости вращения дизеля„н»пряжеиия статорной цепи синхронного генератора, скорости движения тракпортного (peäñòBa и мом=нта сопротивления на ведущих колесах соответС1 ВЕН ИО;

К i — Ko ь — коэффициент I обратных связей нелинейного регулятора, учитывающие коэффициенты передачи соответствуюгцих датчиков;

5 — сигнал задания по ско3 рости движения. — отклонения заданных îг секущих значений угловой скорости вращения дизеля, напряжения статорной цепи синхронного генератора, скорости движения транспортного средства и момента сопротивления, соответственно;

Л! 3СГ= — У, — U,„î где Aw, AUc, AV, Лгп

Ли. =ю — wo;

AV=V — ; Am=m — гп"; а, Uc, V, m — значения угловой скорости вращения дизеля, напряжения статорной цепи синхронного генератора, скорости движения транспортного средства и момента сопротивления на ведуших колесах, относительно которых вьтолнена линеаризация математической модели; — белый шум; а, — 317 — коэффи циенты ура внения модели.

Решение нелинейной задачи аналитического конструирования оптимального регулятора на основе минимизации неквадратичного критерия, учитывающего требования, предъявляемые к динамической точности по

Использование нелинейного закона управления дизель-электрического привода

1О транспортного средства приводит к существенному повышению динамической точности по скорости движения за счет использования нелинейной составля. ощей по скорости движения К-4V и линейных составляющих по угловой скорости врасцения дизеля, напряжение статорной цепи синхронного генератора, скорости движения транспортного средства и момента сопротивления.

Линеаризованная математическая модель дизель-электрического привОда транспортного средства с учетом внешних возмущений описывает я системои дифференциальных уравнений

Лй:=-- a iAw+ а2МЗ..-+ апЛ "";

Л(1"=--»4Лы+а.-ЛБ - -апЛV+a7U;

Л7= — à sAUc:+ а9ЛЪ + а,оЛm;

У

Am= a i iAm+ a i7 (, 1533906

15

20 о5

Форму,за изобретения скорости движения транспортного средства, приводит к нелинейному регулятору вида

U= — Кос i Q u) — K oc24 Ucr — КосЗД г— — Кос4Л / + КосдЛгп Кос! иг — Кос211сг—

t з — КосД/ — Koc4v + Koc: гп+ / 3 где 1-1з=К гиг +К 21-1-+К зЧ +К-4(V )з о — Косзгп

Численные значения коэффициентов обратных связей К- i — К-в определяются путем решения нелинейных дифференциальных уравнений и зависят от значений коэффициентов дифференциальных уравнений, описывающих математическую модель дизель-электрического привода транспортного средства à(— а2 и весовых коэффициентов минимизируемого функционала аг — ав.

Требуемая динамическая точность по скорости движения транспортного средства обеспечивается выбором весовых коэффициентов, которые определяются соотношениями (х!= 1! саг макс доп, Я2= 1/U макс доп, 2

Яз= 1/Ъ макс доп, аг3

Я4= 1/11сг макс доп ч макс аоп

2 аз==1/m .... (Хв= 1/U макс доп, 2

Где сггмакс доп, Ucr макс доп, гпгаакс доп, г! макс доп— максимально допустимые значения отклонений угловой скорости вращения дизеля, напряжения статорной цепи синхронного генератора, скорости движения транспортного средства, момента сопротивления и управления соответственно.

Операционные усилители нелинейного регулятора 1! выполняют операции умножения сигналов на соответствующие коэффициенты обратных связей.

Возведение в третью степень сигнала, пропорционального отклонению скорости движения транспортного средства U„, реализовано на основе схемы умножения аналоговых сигналов операционными усилителями и транзисторами.

Устройство работает следующим образом.

При движении транспортного средства текущие значения угловых скоростей вращения дизеля 1, напряжения статорной цепи синхронного генератора 2, скорости движения транспортного средства и момента сопротивления на ведущих колесах 5 измеряются соответственно датчиками угловой скорости 7 вращения дизеля, напряжения 8 статорной цепи синхронного генератора, скорости движения 9 транспортного средства и момента 10 сопротивления движению.

Выходные сигналы датчиков, представляющие линейные зависимости от текущих значений скорости вращения дизеля Чо, напряжения статорной цепи синхронного геСоста

Редактор Н. Рогулич Техре

Заказ!4 Тира

ВНИИПИ Государственного комитета

113035, Москва, Ж

Г1роизводственно-издательский комб б нератора U„скорости движения транспортного средства U„ и момента сопротивления U, поступают на входы нелинейного регулятора 1!. На вход нелинейноr0 регулятора 11 поступает выходной сигнал с блока 12 задания, представляющий задание по скорости движения транспортного средства Uq.

В соответствии с полу ченным законом управления, нелинейным регулятором вырабатывается управляющий сигнал U, поступающий на регулятор 13 возбуждения синхронного генератора 2. Воздействие управляющего сигнала 11 приводит к изменению (увеличению при положительном значении U или к уменьшению при отрицательном значении U) напряжения возбуждения синхронного генератора 2 и, следовательно, напряжения его статорной цепи, напряжения якорной цепи тягового электродвигателя 4 и его угловой скорости вращения, угловой скорости вращения ведущих колес 5, а в итоге — к изменению скорости движения транспортного средства.

Если управляющий сигнал на выходе нелинейного регулятора ll равен нулю, скорость движения транспортного средства соответствует заданной.

Нелинейная система автоматического управления дизель-электрического привода может быть использована в транспортных средствах, к которым предъявляются повышенные требования к динамической точности по скорости движения.

35 Устройство автоматического, управления тяговым электроприводом дизель-электрического транспортного средства, содержащее регулятор тока возбуждения тягового синхронного генератора, датчики угловой скорости вращения дизеля, скорости движения

40 транспортного средства, напряжения тягового синхронного генератора и момента сопротивления на ведущих колесах транспортного средства и блок задания скорости движения транспортного средства, 45 отличающееся тем, что, с целью повышения динамической точности, оно снабжено нелинейным регулятором скорости, входы которого соединены с выходами датчиков угловой скорости вращения дизеля, скорости движения транспортного средства, 5р напряжения тягового синхронного генератора и момента сопротивления на ведущих колесах и блока задания скорости движения транспортного средства, а к выходу подключен вход регулятора тока возбуждения тягового синхронного генератора. витель I. Резникова д И. Верес Корректор В Гирняк ж 381 Подиисное по изобретениям и открытиям ири ГКНТ СССР— 35, Раушская наб.. д. 4 5 инат «Патент», г. Ужгород, t .. агарина, 101