Диссертация (1025283), страница 17
Текст из файла (страница 17)
4.10). Зависимость уклона опорной поверхности от пути былаполучена при помощи датчика угла наклона, установленного на задней осиэлектробуса. В силу влияния деформации шин при разгоне и торможении напоказания датчика итоговая зависимость уклона от пути была построена потаким точкам маршрута, в которых электробус двигался с малыми продольнымиускорениями (изменение скорости движения не превышает 1 км/ч за 5 c).Полученная зависимость представлена на Рис. 5.6:149Рис. 5.6. Зависимость угла наклона опорной поверхности от пройденногопутиПо результатам расчета было получено, что при движении согласноэнергоэффективному закону движения электробус затратит 50640 кДж энергии.Оптимальная фазовая траектория на всем маршруте представлена на Рис. 5.7.Рис.
5.7. Энергоэффективный закон движения электробуса на маршруте М2Таким образом, было получено, что электробус, двигаясь согласнооптимальному закону управления, может сохранить до23,9 % энергии за один полный цикл маршрута.::: кДж=:-кДж:::кДж=150Проанализируем необходимость учета уклона опорной поверхности придвижении в прямом и обратном направлении по одному и тому же маршруту.Для этого сравним энергию, которую необходимо затратить при движении спостоянной скоростью в прямом и обратном направлении на некотором участкемаршрута с уклонами 0 – 5 %.Энергия = , которую необходимо затратить на преодоление участка суклоном 0 %, составит:= = 8F + D 'лоб E 9,2 #пр #эм #тр(5.1)где – скорость электробуса на участке маршрута в прямом и обратномнаправлении; – суммарная длина участка маршрута в прямом и обратном направлении.В случае наличия некоторого уклона затраченная энергия => составит:F( + Q) F( − Q) D 'лоб E = =++, еслиQ ≤ 2Rпр Rэм Rтр 2Rпр Rэм Rтр Rпр Rэм Rтр>илиF( + Q) F( − Q)D 'лоб E = =+Rпр Rэм Rтр +, еслиQ > 2Rпр Rэм Rтр2Rпр Rэм Rтр>Для расчета был выбран рассматриваемый электробус массой 15360кг искорость движения,/? км?= мин= 17,9кмч.Результаты сравнения для различных уклонов приведены в Таблице 8.Таблица 8.Сравнение энергии, затрачиваемой при преодолении маршрута в прямом иобратном направлении в случае наличия уклонов 0–5%Уклон, %|=> − = |100%⁄=01234500,056,0513,6121,1528,67151На основании результатов сравнения можно сделать вывод, что в случаеналичия на маршруте уклонов, превышающих 2 %, при расчете энергии,затрачиваемой при движении в прямом и обратном направлении, их необходимоучитывать.152Выводы по пятой главеВ ходе проведенного исследования получено:С увеличением массы электробуса оптимальная фазовая траекториянеизменна, изменится лишь величина требуемого параметра управления,который должна реализовать система управления для поддержания среднейскорости движения;Даже на простых участках пути закон управления получаетсядостаточно сложным, и водитель, поддерживая требуемую среднюю скоростьдвижения на маршруте, не сможет его самостоятельно реализовать.
Для решенияэтой задачи предлагается использовать систему управления, которая подавалабы требуемое управляющее воздействие к системам электробуса дляоптимизации движения, водитель при этом должен лишь определять «желание»двигаться и вмешиваться в управление в критических ситуациях и при внезапнойостановке. Среднюю скорость движения на маршруте при этом должен задаватьдиспетчер, исходя из загруженности дорог, местоположения и скоростидвижения электробуса;При помощи разработанного метода возможно учесть вмешательствоводителя и перестроить оптимальную фазовую траекторию, не пересчитываязначений функции Беллмана. Для полной реализации этой возможностинеобходимо просчитывать значения функции Беллмана во всех точкахдискретизации допустимого фазового пространства, то есть необходимоиспользовать классический метод динамического программирования, а не еговариации, которые ускоряют скорость расчета, отметая заведомо неоптимальныеварианты.Сравнение расчетной величины затраченной энергии при движении поэнергоэффективной фазовой траектории с энергозатратами электробуса привождении водителем (на примере маршрута М2 г.
Москва) показало, что153применение разработанного метода определения энергоэффективного законадвижения позволит сохранить до 23,9 % энергии за один цикл маршрута.При расчете энергии, затраченной на преодоление маршрута в прямоми обратном направлении, присутствующий на пути уклон необходимо учитыватьв случае, если он превышает 2 % (погрешность расчета превысит 6 %).154Общие выводы и заключение по работеМетоддинамическогопрограммированияБеллманавпервыеиспользован для объекта городского автомобильного электротранспорта.Разработанметодопределенияэнергоэффективногозаконадвиженияэлектробуса по маршруту. Результаты проведенных расчетов доказали влияниезависимости КПД электромашины от нагрузки на оптимальную фазовуютраекторию.
Установлено, что в случае отсутствия зависимости КПДэлектромашины от нагрузки, энергоэффективный закон управления получаетсяэкстремальным (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(неболее4,5 %)придвижениисускорениями,непревышающими 1 м/с2 – 1,5 м/с2. При этом машинное время, затраченное намоделирование при использовании модели движения электробуса как твердоготела, приведенного к криволинейной координате, снижается почти в 50 раз;Разработана математическая модель связи управляющего воздействияс тяговым/тормозным моментом на ведущем мосту электробуса. Новая модельотличается единым представлением режимов работы электромашины для случаяразгона, выбега и торможения электробуса и удобна для применения методадинамического программирования Беллмана;Проведены экспериментальные исследования, в результате которыхбыла доказана адекватность математической модели движения и преобразованияэнергии электробуса, приведенного к криволинейной координате, по городскому155маршруту (максимальное отклонение расчетной и экспериментальной фазовойтраектории не превышает 5 %).
Отклонение расчетного значения затраченнойэнергии от полученного экспериментально не превышает 2,4 %. Проведенныеэкспериментальные исследования доказали, что разработанный метод даетвозможность сохранить до 19,7 % энергии при движении по мерному участку засчет оптимального выбора моментов переключения режимов движения иобеспечения однозначной повторяемости реализации закона движения в отличиеот действий водителя.
Таким образом, доказана необходимость разработкисистемы управления скоростью электробуса, реализующей оптимальные законыуправления по мере движения по маршруту;Разработан закон движения электробуса между остановками с учетомособенностей эксплуатации. В результате проведенных расчетов установлено:o с увеличением динамичности движения электробуса помаршруту возрастают безвозвратные потери в связи с увеличениемэнергозатрат на преодоление сил инерции и возможным использованиемрабочей тормозной системы;o с увеличением массы электробуса оптимальная фазоваятраектория остается неизменна, изменится лишь величина требуемогопараметра управления, который система управления должна реализоватьдля поддержания средней скорости движения;o даже на простых участках пути закон управления получаетсядостаточно сложным, и водитель, поддерживая требуемую среднююскорость движения на маршруте, не сможет реализовать его практическисамостоятельно;o при помощи разработанного метода реализована возможностьучесть вмешательство водителя и перестроить оптимальную фазовуютраекторию в процессе движения, не пересчитывая значений функцииБеллмана относительно текущего состояния электробуса;156Проведена оценка энергоэффективности электробуса в процесседвижения по маршруту М2 в г.
Москва при использовании оптимального законауправления. На основе проведенных расчетов доказана возможность сохранитьв среднем до 23,9 % энергии за один цикл маршрута. Анализ расчетов доказалнеобходимость учитывать уклон опорной поверхности по направлениюдвижения при расчете энергии, затраченной на преодоление маршрута в прямоми обратном направлении, если уклон превышает 2 %, так как погрешностьрасчета при этом превысит 6%.157Список литературыVision//ZeEUS www.zeeus.eu: ZeEUS.2014.URL:http://zeeus.eu/about-zeeus/vision (дата обращения: 01.05.2016).Howlett P. G., Cheng J.
Optimal driving strategies for a train on a track withcontinuously varying gradient // The Journal of the Australian MathematicalSociety. 1997. №38. P. 388–410.Howlett P., Pudney P., Vu X. Freightmiser: an energy-efficient application of thetrain control problem // The 30th Conference of Australian Institutes of TransportResearch (CAITR). 2008. P.
1–7.Проект EnergieSparen на железных дорогах Германии — экономияэнергоресурсов и экология // Железные дороги мира. 2006. №9. C. 63–65.Backrgound//RailEnergywww.railenergy.org:RailEnergy.2006.URLhttp://www.railenergy.org/background.shtml (дата обращения: 01.05.2016).Абдуллаев Н.Д., Петров Ю.П. Теория и методы проектированияоптимальных регуляторов. Л.: Энергоатомиздат.
1985. 240 с.Петров Ю.П Оптимальное управление движением транспортных средств. Л.:Энергия. 1969. 96 с.Петров Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления. Л:Энергия. 1977. 280 с.Головичер Я.М. Оптимальное управление тяговым подвижным составом всистемах автоведения магистральных железных дорог: дис. …д-ра техн.наук: 05.22.07. М.: Моск. гос.
ун-т путей сообщения, 1994. 346 с.Максимов В.М. Оптимальное управление при автоматическом ведениипоезда метрополитена // Тр. МИИТ. 1971. №388. С. 82–92.Головичер Я.М. Аналитический расчет оптимальной кривой движенияпоезда с учетом переменного КПД тягового подвижного состава // Изв.ВУЗов. Электромеханика. 1989. №2. С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
