Автореферат (1025282), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Результаты одного из расчетов ииллюстрация маршрута приведены на Рис. 8. (длина мерного участка 100 м,время прохождения 25 с).а)б)Рис. 8. Энергоэффективный закон движения электробуса на типовомучастке маршрута, t=25 с: а) – иллюстрация маршрута; б) – результатрасчетаАнализ полученного результата доказывает, что оптимальный законуправления даже на простейших маршрутах достаточно сложен, и водитель,выдерживая среднюю скорость движения, не сможет его реализоватьпрактически.
В связи с этим необходима система управления скоростьюэлектробуса, реализующая оптимальные законы управления по мере движенияпо маршруту, водитель же должен лишь определять «желание» двигаться. При12этом среднюю скорость движения на маршруте должен задавать диспетчер,исходя из текущей дорожной ситуации, местоположения и скорости движенияэлектробуса.Для учета влияния различных вариантов загруженности электробусабыло проведено несколько расчетов с различными вариантами массэлектробуса при движении по участку маршрута, представленному на Рис. 8 а.Результаты расчета приведены на Рис. 9. (длина мерного участка 100 м, времяпрохождения 25 с).213Рис. 9.
Энергоэффективный закон движения электробуса для различныхвариантов загруженности, t=25 c: 1 –18000 кг, 2 –15630 кг, 3 –13265 кгПосле анализа полученного результата можно сделать вывод, что сувеличением массы электробуса характер энергоэффективной фазовойтраектории не изменяется, изменится лишь управляющее воздействие,требуемое для поддержания расчетного закона движения.Учет экстренного вмешательства водителя реализован при помощиматематической модели плоского движения, дополненной блоком,позволяющим определить ближайшее, рассчитанное заранее, состояниеэлектробуса относительно пройденного им пути и текущей скоростидвижения. Кроме того, модель плоского движения была дополнена блоком,который относительно найденного состояния электробуса реализует поископтимального управления к конечной точке, с использованием заранеерассчитанных значений функции Беллмана.
Результаты расчета представленына Рис. 10. В качестве участка пути и массива рассчитанных значений функцииБеллмана были использованы результаты расчета, представленные на Рис. 8.В данном расчете водитель замедлял электробус с управлением 0,35тc 37,5 м по 42,5 м маршрута. При этом время движения электробуса помаршруту увеличилось незначительно и составило 25,7 с. Анализ полученногорезультата дает возможность сделать вывод, что после экстренного13вмешательства водителя системе управления необходимоэлектробус и вернуть на расчетную оптимальную траекторию.ускоритьРис.
10. Энергоэффективный закон движения электробуса с учетомвмешательства водителяВ главе приведена оценка энергоэффективности электробуса в процесседвижения по маршруту М2 в г. Москва при использовании оптимальногозакона управления. Расчетное значение энергии составило 50640 кДж.Величина энергии, полученная при помощи режимометрированияэкспериментального образца, составила в среднем 66600 кДж. Таким образом,было получено, что электробус, двигаясь согласно оптимальному законууправления, может сохранить до 23,9 % энергии за один полный циклмаршрута. Иллюстрация полученного закона движения приведена на Рис. 11.Рис.
11. Энергоэффективный закон движения электробуса на маршруте М214В главе приведен анализ энергозатрат электробуса при движении впрямом и обратном направлениях по маршруту. По результатам исследованиядоказано, что при наличии на маршруте уклонов по направлению движения,превышающих 2 %, при расчете энергии, затрачиваемой при движении впрямом и обратном направлениях, их необходимо учитывать (погрешностьрасчета превысит 6 %).ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕМетод динамического программирования Беллмана впервыеиспользован для объекта городского автомобильного электротранспорта.Разработан метод определения энергоэффективного закона движенияэлектробуса по маршруту. Результаты проведенных расчетов доказаливлияние зависимости КПД электромашины от нагрузки на оптимальнуюфазовую траекторию. Установлено, что в случае отсутствия зависимости КПДэлектромашины от нагрузки, энергоэффективный закон управленияполучается экстремальным (реализуется управление типа «включено» «выключено»);Разработана новая математическая модель движения электробуса кактвердого тела, приведенного к криволинейной координате, с целью учетаповышения сопротивления движению в зависимости от кривизны траектории.Результаты сравнения разработанной модели с моделью плоского движения,разработанной и верифицированной на кафедре СМ10 «Колесные машины»МГТУ им.
Н.Э. Баумана, доказали несущественное отклонение результатовмоделирования (не более 4,5 %) при движении с ускорениями, непревышающими 1 м/с2 - 1,5 м/с2. При этом машинное время, затраченное намоделирование при использовании модели движения электробуса кактвердого тела, приведенного к криволинейной координате, снижается почти в50 раз;Разработана математическая модель связи управляющего воздействияс тяговым/тормозным моментом на ведущем мосту электробуса. Новая модельотличается единым представлением режимов работы электромашины дляслучая разгона, выбега и торможения электробуса и удобна для применения вметоде динамического программирования Беллмана;Проведены экспериментальные исследования, в результате которыхбыла доказана адекватность математической модели движения ипреобразования энергии электробуса, приведенного к криволинейнойкоординате, по городскому маршруту (максимальное отклонение расчетной иэкспериментальной фазовой траектории не превышает 5 %).
Отклонениерасчетного значения затраченной энергии от полученного экспериментальноне превышает 2,4 %. Проведенные экспериментальные исследованиядоказали, что разработанный метод дает возможность сохранить до 19,7 %энергии при движении по мерному участку за счет оптимального выбора15моментов переключения режимов движения и обеспечения однозначнойповторяемости реализации закона движения в отличие от действий водителя.Таким образом, доказана необходимость разработки системы управленияскоростью электробуса, реализующей оптимальные законы управления помере движения по маршруту;Разработан закон движения электробуса между остановками с учетомособенностей эксплуатации.
В результате проведенных расчетов установлено:• с увеличением динамичности движения электробуса по маршрутувозрастают безвозвратные потери в связи с увеличением энергозатрат напреодоление сил инерции и возможным использованием рабочейтормозной системы;• с увеличением массы электробуса оптимальная фазоваятраектория остается неизменна, изменится лишь величина требуемогопараметра управления, который система управления должна реализоватьдля поддержания средней скорости движения;• даже на простых участках пути закон управления получаетсядостаточно сложным, и водитель, поддерживая требуемую среднююскорость движения на маршруте, не сможет реализовать его практическисамостоятельно;• при помощи разработанного метода реализована возможностьучесть вмешательство водителя и перестроить оптимальную фазовуютраекторию в процессе движения, не пересчитывая значения функцииБеллмана относительно текущего состояния электробуса;Проведена оценка энергоэффективности электробуса в процесседвижения по маршруту М2 в г.
Москва при использовании оптимальногозакона управления. На основе проведенных расчетов доказана возможностьсохранить в среднем до 23,9 % энергии за один цикл маршрута. Анализрасчетов доказал необходимость учитывать уклон опорной поверхности понаправлению движения при расчете энергии, затраченной на преодолениемаршрута в прямом и обратном направлениях, если уклон превышает 2 %, таккак погрешность расчета при этом превысит 6%.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ ВСЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:Бутарович Д.О., Косицын Б.Б., Котиев Г.О.
Метод разработкиэнергоэффективного закона управления электробусом при движении погородскому маршруту // Труды НАМИ. 2017. № 2 (269). С. 16–27. (1,2 п.л. /0,5 п.л.)Косицын Б.Б. Экспериментальное исследование энергоэффективногозакона управления движением электробуса на городском маршруте // Журналавтомобильных инженеров. 2017. №5. С. 15–23. (1,2 п.л.)16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
