Исследования по совершенствованию алгоритмов управления тепловозом (ТЭ10)

МПС РФ

МОСКОСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

ИСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ

И ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Кафедра: «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

на тему:

"Исследования по совершенствованию алгоритмов управления тепловозом (ТЭ10)"

Выполнил студент группы ТЛТ-341

                   А. Н. Заикин

 Консультант          А. В. Самотканов

2004

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                                 Стр.

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                              4

1. УЛУЧШЕННАЯ ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА                                         5

1.1. Электрическая схема с дополнительным оборудованием                            5

1.2. Приспособление для блокировки позиций контроллера

машиниста                                                                                                                6

2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ. ВЛИЯНИЕ ЗАКОНОВ

УПРАВЛЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

ДИЗЕЛЕЙ                                                                                                                8

2.1. Эффективность оптимизации переходных процессов                                 8

2.2. Характерные этапы переходного процесса                                                   9

2.3. Характерные этапы выбранного закона управления                                  12

2.4. Интегральные показатели переходных процессов                                      13

3. АЛГОРИТМЫ УПРАЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОМ

ТЕПЛОВОЗА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ                                                                                 15

3.1. Перспективность развития систем автоматического управления

 дизель-генератором                                                                                              15

3.2.  Анализ цикловой подачи топлива                                                               16

3.3. Задачи микропроцессорной системы автоматического

управления дизель-генератором                                                                          17

3.4. Алгоритмы управления дизель-генератором                                               18

3.4.1. Переменные алгоритмы регулятора частоты вращения                          18

3.4.2. Переменные алгоритмы регулятора мощности                                        20

3.5. Выводы                                                                                                            22

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ

АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОМ

ТЕПЛОВОЗА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ                                                                                23

4.1. Математическая модель микропроцессорной системы управления

дизель-генератором                                                                                              23

4.2. Алгоритмы расчета переходного процесса дизель-генератора                26

4.3. Направления расчетов                                                                                   32

5. ПРИМЕНЕНИЕ ОДНОПЛАТНОГО КОМПЬЮТЕРА PC-510

С ЭЛЕКТРОЛЮМИНИСЦЕНТНОЙ ПАНЕЛЬЮ С КВАЗИСЕН-

СОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ                                                                              35

5.1. Описание линий связи                                                                                  35

5.2. Линия внутрисекционной связи                                                                  36

5.3. Линия межсекционной связи                                                                       37

5.4. Методы повышения надежности передачи информации                         38      

5.4.1. Использование контрольной суммы                                                        38

5.4.2. Использование байтстаффинга                                                                 38

5.5. Определение статуса ведущий/ведомый                                                    39

5.6. Применение квазисенсорного управления                                                 39

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                  41

ЛИТЕРАТУРА                                                                                                    42

ВВЕДЕНИЕ

На данном этапе развития локомотивов назрела острая необходимость в создании надежной и  автоматизированной системы управления тепловозом, а в частности дизель-генераторной установкой. Задача оптимизации переходных процессов тепловозных дизелей является технически достаточно сложной и может быть решена путем совершенствования систем управления и органов топливоподачи.

В данной работе я попытался рассмотреть и проанализировать влияние законов управления на показатели переходных процессов дизелей и найти пути к совершенствованию алгоритмов управления дизель-генераторной установкой. В начале работы,  основываясь на данных полученных в ходе эксплуатации, рассматривается улучшение  тяговых характеристик, путем отключения второй ступени ослабления возбуждения на участках с легким профилем, там, где мощность тепловоза ниже максимальной. Во второй части описываются переходные процессы в дизелях с применением закона управления заданного функциональными зависимостями мощности нагрузки от угловой скорости коленчатого вала. В качестве исходных были приняты временные характеристики рабочих процессов.

Далее в следующих пунктах: третьем и четвертом, я рассматриваю алгоритмы управления дизель-генераторной установкой при применении микропроцессорной системы управления и исследование эффективности на основе опытных данных.

В заключительной части приведен пример по улучшению алгоритмов управления при применении одноплатного компьютера PC-510 с электролюминесцентной панелью с квазисенсорным управлением в качестве индикаторной подсистемы локомотивного универсального пульта управления, а также способ организации обмена по линиям связи, оборудованном интерфейсными преобразователями RS-485/RS-232.

1. УЛУЧШЕННАЯ ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

1.1. Электрическая схема с дополнительным оборудованием

Расчеты и данные научных разработок показывают: если мощность дизеля 10Д100,  установленного на тепловозах типа ТЭ10,  равняется 880 -1330 кВт (около 40 - 60% от полной мощности дизеля), то эффективный к. п. д. дизеля становится максимальным и достигает 39 % . При максимальной мощности (около 2200 кВт) эффективный к. п. д. дизеля понижается до 37 % [1].

Известно, что с повышением напряжения электрических машин тепловоза (главного генератора, тяговых электродвигателей) повышается и к.п.д. электрической передачи тепловоза. Так, например, при повышении напряжения с 463 в до 666  к.п.д. тягового электродвигателя, который устанавливается на тепловозах типа ТЭ10, возрастает с 91, 6% до 93, 7%.