ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЯ СУДОВ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМУМА ПОТЕРЬ
Аннотация
Задача оптимального управления в системе электродвижения судна по критерию минимума потерь, обеспечивающего желаемые переходные процессы и заданное значение выходной целевой функции, решена с использованием методов теории автоматического регулирования. Судовая электроэнергетическая система судна с системой электродвижения рассмотрена как совокупность подсистем управления в соответствии с основными элементами судовой системы. Сформулирована цель оптимального управления - повышение эффективности передачи энергии от двигателя к движителю за счет снижения потерь энергии. При этом судовая электроэнергетическая система с системой электродвижения рассмотрена как единая система с множеством переменных управления, каждая из которых настроена на свой оптимум. Предложено решение задачи оптимального управления как совокупность систем с контурами оптимального управления, настроенных на технический оптимум, и оптимальным регулятором. Представлена структура построения системы оптимального управления динамической системы. Получено аналитическое решение для формирования оптимального регулятора с оптимальным управлением. Построена математическая модель судовой электроэнергетической системы с системой электродвижения гребной дизель-электрической установки с униполярными машинами. Для реализации был использован математический редактор SIMULINK (приложение MATLAB). При этом целевой выходной функцией была принята скорость вращения винта. Проведено исследование работы модели при раздельном управлении подсистемами и оптимального управления по критерию минимума потерь энергии. Показана эффективность построения оптимальных систем управления при передаче энергии от теплового двигателя к исполнительному механизму, зависимости потерь от скорости вращения винта по сравнению с раздельным управлением системами судна.
Ключевые слова
система электродвижения судна, математическая модель судовой электроэнергетической системы, гребная дизель-электрическая установка с униполярными машинами, функция оптимального управления, оптимальный регулятор, критерий минимизации потерь энергии, эффективность построения оптимальных систем управления
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Григорьев А. В. Анализ возможности и целесообразности применения систем электродвижения на судах вспомогательного флота / А. В. Григорьев, Р. Р. Зайнуллин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2014. - № 5 (27). - С. 40-46.
Коршунов В. Н. Перспективы развития судовых электроэнергетических систем / В. Н. Коршунов, Т. Е. Кувшинов, А. Н. Шеин // Вологдинские чтения. - 2008. - № 69. - С. 139-145.
Гильмияров Е. Б. Многокритериальный подход к выбору судовой энергетической установки / Е. Б. Гильмияров, В. В. Цветков // Вестник Мурманского государственного технического университета. - 2006. - Т. 9. - № 3. - С. 502-513.
Яровенко В. А. Системный подход к вопросам проектирования гребных энергетических установок / В. А. Яровенко // Проблеми техніки. - 2013. - № 2. - С. 82-94.
Kumar L. Electric propulsion system for electric vehicular technology: A review / L. Kumar, S. Jain // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2014. - Vol. 29. - Pp. 924-940. DOI: 10.1016/j.rser.2013.09.014.
Жадобин Н. Е. Нечеткие регуляторы в системах управления судовыми энергетическими установками / Н. Е. Жадобин, А. И. Лебедев, О. Г. Данилов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2014. - № 3 (25). - С. 62-68.
Китаева С. А. Синтез оптимальной системы управления вентильной гребной электрической установкой в условиях действия случайного морского волнения / С. А. Китаева, К. В. Чупина // Научные труды Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета. - 2007. - № 19. - С. 59-64.
Саушев А. В. Параметрический синтез электротехнических устройств и систем / А. В. Саушев. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2013. - 315 с.
Румянцев А. Ю. Решение задачи оптимального управления динамической системой, обеспечивающее желаемые переходные процессы / А. Ю. Румянцев, В. Ф. Самосейко // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2. - № 4. - С. 92-94.
Бровцинова Л. М. Перспективность гребных электрических установок с униполярными машинами / Л. М. Бровцинова, В. Ф. Самосейко, А. В. Саушев, А. Ю. Румянцев // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. - 2014. - № 7. - С. 37-39.
Григорьев А. В. Компьютерное моделирование и исследование единой электроэнергетической системы в среде Simulink / А. В. Григорьев, Е. А. Глеклер // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 2 (30). - С. 185-191.
Романовский В. В. Выбор основных параметров электрических машин для гребных электрических установок / В. В. Романовский, М. А. Сюбаев, И. М. Болвашенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 6 (34). - С. 172-178.
Об авторах
Румянцев Алексей Юрьевич - старший преподаватель
stehnika@mail.ru. kaf_electroprivod@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Самосейко Вениамин Франциевич - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Белоусова Надежда Владиславовна - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
