МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМАЛЬНЕ УПРАВЛІННЯ СИЛОВИМИ АГРЕГАТАМИ СУДНОВОГО КОМПЛЕКСУ НА НЕСТАЦІОНАРНИХ РЕЖИМАХ
Анотація
Дослідження основних динамічних характеристик енергетичних комплексів суднових систем в усталеному режимі при дії вимушених коливань є актуальними. Особливо це підтверджується створенням керуючих систем для суднових силових установок.
У статті авторами розроблена математична модель динаміки суднового комплексу з урахуванням перехідних процесів і знайдений контроль, що забезпечує його рух з максимальною середньою швидкістю і мінімальною витратою палива на одиницю шляху. Розглянуто диференціальні рівняння руху комплексу корабля в безрозмірному вигляді в нестаціонарних умовах. Для оптимального управління цим об’єктом був розроблений критерій оптимальності, який пов'язаний функціональними зв'язками зі характеристиками суднового комплексу і з яким досягається оптимум. Завдання оптимального управління були поставлені і вирішені, щоб знайти управління, яке забезпечує рух судового комплексу з максимальною середньою швидкістю зі диференціальними зв'язками і граничними умовами, і управління, що забезпечує мінімальний середній витрата палива на одиницю шляху суднового комплексу, при заданій середній швидкості його руху. Встановлено, що значення основних характеристик силових установок суднового комплексу істотно залежать від усіх параметрів системи, тому для моделювання вводяться функції характеристики яких апроксимуються. Оскільки отриманий закон управління дійсний для будь-яких функцій, які мають обурююче походження, система автоматичного управління з характеристикою регулятора швидкості в провідному ланці підтримує режим, близький до оптимального, під дією довільних сил, що обурюють, в тому числі неперіодичних.
Дослідження, проведені для суднових комплексів, показали, що величина приросту швидкості судна в нестаціонарних умовах зміни параметрів досягає 8%. Ступінь контролю залежить від всіх параметрів, що характеризують корабельний комплекс і стан моря. Отримані співвідношення при моделюванні і оптимальне управління енергоблоками суднових комплексів дозволили проаналізувати витрату палива на одиницю шляху з оптимальним керуванням методом динамічного програмування в порівнянні з відповідним постійним управлінням.Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
Дубовой В.М., Квєтний Р.Н., Міхальов О.І., Усов А.В. Моделювання та оптимізація систем. Вінниця: ПП «ТД» Едельвейс, 2017. 804 с.
Усов А.В., Дубров А.Н., Дмитришин Д.В. Моделирование систем с распределенными параметрами: монография. Одесса: Астропринт, 2002. 664 с.
Оборский Г.А., Дащенко А.Ф., Усов А.В., Дмитришин Д.В. Моделирование систем: монография. Одесса: Астропринт, 2013. 670 с.
Cалыкин Е.А. и др. Опыт модернизации дизельных систем топливоподачи непосредственного действия. Известия ВолгГТУ. 2011. № 8(81). C. 38–40.
Блинов П.Н., Блинов А.П. Применение математической модели процесса топливоподачи топливной аппаратурой тепловозных дизелей для многовариантных расчетов. Известия Транссиба. 2014. №3(19). С. 2–7.
Троицкий А.В. Компьютерное моделирование топливоподачи в судовом среднеоборотном четырехтактном дизеле. Вестник АГТУ. Серия: Морская техника и технология. 2009. № 2. С. 188–191.
Небеснов В.И., Плотников В.А. К динамике энергетической системы с двумя степенями свободы. Машиноведение. 1968. №1. С.45–54.
Беллман Р., Калаба Р. Динамическое программирование и современная теория управления. Москва: Наука, 1969. 119 с.
Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1965. 382 с.
Мойсеев Н.Н. Численные методы динамического программирования. М.: Наука, 1965. 268 с.
Понтрягин Л.С. Принцип максимума в оптимальном управлении. Москва: Едиториал УРСС, 2004. 64 с.
Обозов А.А., Субботенко Д.И., Тараканов В.В. Оптимизация процессов в топливной аппаратуре дизеля с целью улучшения его экономических и экологических характеристик. Вестник Брянского государственного технического университета. 2014. № 2(42) С. 34–43 с.
Дьяконов М.Ю., Зайцев В.В., Бахрачева Ю.С. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генераторов. Современные проблемы транспортного комплекса России. 2013. Т. 3. № 2. С. 193–196.
Dubovoi, V. M., Quarter, R. N., & Mіkhalov, O. I., Usov, A. V. (2017). Modeling and Systems Optimization. Vinnitsa: PP 'TD' Edelweiss.
Usov, A. V., Dubrov, A. N., & Dmitrishin, D. V. (2002). Modeling of Systems with Distributed Parameters. Odessa: Astroprint.
Oborsky, G. A., Dashchenko, A. F., Usov, A. V., & Dmitrishin, D. V. (2013). Modeling of Systems. Odessa: Astroprint.
Salykin, E. A. (2011). The Experience of Modernization of Direct-Acting Diesel Fuel supply Systems. Bulletin of the Volgograd State Technical University Interuniversity. 8 (81), 38–40.
Blinov, P. N. (2014). The use of a mathematical model of the fuel supply process of diesel equipment for multivariate calculations with fuel equipment. Proceedings of Trans-Siberian Railway. 3 (19), 2–7.
Troitsky, A. V. (2009). Computer simulation of fuel supply in a marine medium-speed four-stroke diesel engine. Bulletin of the ASTU. Series: Marine engineering and technology. 2, 188–191.
Nebesnov, V. I. (1968). To the dynamics of an energy system with two degrees of freedom. Engineering. 1, 45–54.
Bellman, R., & Kalaba, R. (1969). Dynamic programming and modern control theory. Moscow: Nauka.
Bellman, R., & Dreyfus, S. (1965). Applied problems of dynamic programming. Moscow: Science.
Moiseev, N.N. (1965) Numerical methods of dynamic programming. Moscow: Science.
Pontryagin, L. S. (2004). The maximum principle in optimal control. Moscow: URSS Editorial.
Obozov, A. A. (2014). Optimization of processes in the fuel equipment of a diesel engine in order to improve its economic and environmental characteristics. Bulletin of the Bryansk State Technical University. 2 (42), 34–43.
Dyakonov, M. Yu. (2019). Optimization of the operating modes of diesel-generators, Modern problems of the Russian transport complex. 3, 2, 193–196.
DOI: https://doi.org/10.32782/2618-0340/2020.1-3.24
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License