Пояснительная записка (1192626), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 2.11 – Управляющие импульсы при исправном состоянии

Если S₁ ≠ S₂; S₃ = S₄, то поиск повреждений необходимо производить между 3 и 4 плечом. В случае если S₁ > S₂, то произошел обрыв 4 плеча (рисунок 2.12).

Рисунок 2.12 – Управляющие импульсы при обрыве 4-го плеча

В случае если S₁ < S₂, то произошел обрыв 3 плеча ВИП (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 – Управляющие импульсы при обрыве 3-го плеча

Если S₁ = S₂; S₃ ≠ S₄, то поиск повреждений необходимо производить между 1 и 2 плечом. В случае если S₃ > S₄, то произошел обрыв 2 плеча (рисунок 2.14).

Рисунок 2.14 – Управляющие импульсы при обрыве 2-го плеча

В случае если S₃ < S₄, то произошел обрыв 1 плеча (рисунок 2.15)

Рисунок 2.15 – Управляющие импульсы при обрыве 1-го плеча

Если S₁ ≠ S₂; S₃ ≠ S₄, то поиск повреждений необходимо производить в плечах 7 и 8. В случае если S₁ + S₃ > S₂ + S₄, то произошел обрыв 7-го плеча ВИП (рисунок 2.16).

Рисунок 2.16 – Управляющие импульсы при обрыве 7-го плеча

В случае если S₁ + S₃ < S₂ + S₄, то обрыв произошел в 8-м плече ВИП (рисунок 2.17).

Рисунок 2.17 – Управляющие импульсы при обрыве 8-го плеча

В данной ВКР описанный алгоритм выбран за исходный.

На рисунке 2.18 представлена блок-схема данного алгоритма.

Рисунок 2.18 – Блок-схема исходного алгоритма

Следует отметить, что данный алгоритм разработан исключительно для применения в стендовом режиме, когда угол регулируемого импульса , и является явным диагностическим признаком обрывов. В ходе ряда тестов математической модели, выявлен ряд недостатков данного алгоритма, которые не позволят использовать его в рабочем режиме. Сбои в работе алгоритма возникают при малых углах регулируемого управляющего импульса , и больших углах при определение обрыва 1-го и 2-го плеча для второй и четвертой зон, а также для 3-го и 4-го плеча третьей зоны регулирования. Причиной сбоя при малых углах регулирования является малая разность площадей S1 и S2, которая укладывается в допустимую погрешность и системой не распознается. При больших углах регулирования импульс отвечающий за открытие плеча также является не явным, и системой не распознается, а случае реальной работы ВИП, а не математического моделирования и вовсе может быть принят за колебание кривой. Исходя из этого, для исключения вышеназванных причин ограничения применимости алгоритма в рабочем состоянии ВИП, исходный алгоритм доработан и дополнен диагностическим признаком, выявленном в ходе моделирования.

Дополнительным признаком является различие минимумов функции в точке наименьшего допустимого угла открытия тиристоров (рисунок 2.19). Исходя из полученного дополнительного диагностического признака получен новый, доработанный алгоритм обнаружения обрывов плеч, устойчивый к проблеме сбоев при малых углах управляющего импульса. [41]

Рисунок 2.19 – Дополнительный признак

В предлагаемом алгоритме на первом этапе происходит сравнение минимумов 1-го и 2-го сегментов (Рисунок). В случае если равенство не выполняется, выполняется операция , если данное утверждение справедливо система определяет обрыв 1-го плеча, в противном случае 2-го. Если минимумы 1-го и 2-го сегментов равны, то фактически первоначальный алгоритм. Для второй и третьей зоны алгоритмы выполнены аналогично. Наглядная блок-схема данного алгоритма представлена на рисунке 2.20.

Рисунок 2.20 – Блок-схема нового алгоритма

2.4 Структура системы диагностики

Реализованная система диагностики может работать с ВИП, который установлен на электровозе, так и в стендовом режиме. Схема работы в обоих случаях представлена на рисунке 2.21 [32,38.39].

Рисунок 2.21– Структура системы

Принципиальным отличием двух подходов заключается в способе подачи управляющих сигналов на плечи ВИП и виде нагрузки, к которой подключен преобразователь. Так в рабочем режиме управляющие сигналы подаются от БУВИП, а в стендовом режиме (для моделирования) формируются математически. В рабочем режиме в роли нагрузки выступают двигатели электровоза, в стендовом режиме подключается искусственная нагрузка с сопротивлением сопоставимым с двигателем электровоза.

Общий принцип работы системы диагностики можно разбить на несколько этапов. На первом происходит формирование управляющих сигналов через БУВИП или со стенда, в зависимости от условий проверки работы ВИП, и подача их на плечи ВИП. На втором этапе с помощью электронного осциллографа происходит снятие показаний выпрямленного напряжения с выхода ВИП и передача данных в автоматизированную систему диагностики, которая выполняется обработку собранных данных по алгоритму, представленному в пункте 2.2. На третьем этапе пользователь обрабатывает результаты выданные системой диагностики.

Связь между ВИП и ПК осуществляется при помощи универсального модуля ввода-вывода Е440, в состав которого входит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и цифровой порт (ЦП). С помощью данного модуля напряжение преобразуется в двоичный вид и поступает в ПК на обработку. При помощи ЦП поступают сигналы управления, которые определят зону регулирования в данный момент времени. Связь между ПК и модулем Е440 реализована посредством стандарта USB (рисунок 2.22).

Рисунок 2.22 – Е440

После проведения математического моделирования электромагнитных процессов, формирования принципов диагностики состояния ВИП, обозначения аппаратной части всего комплекса системы диагностики средой разработки выбрана среда разработки LabVIEW.

2.5 Среда разработки

Создание автоматизированной системы диагностирования ВИП электровоза переменного тока является многопрофильной задачей. Поэтому для получения готового продукта необходимо разработать математическую модель ВИП, метод диагностирования исправности ВИП, реализовать систему программно и создать рациональный пользовательский интерфейс [84,85,86].

Учитывая специфику поставленных целей и задач наиболее оптимальной средой для разработки системы диагностирования является LabVIEW.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) – среда разработки и исполнения лабораторных виртуальных приборов. LabVIEW является языком программирования, где все элементы алгоритма представлены графически, что позволяет создавать законченные приложения в десятки раз быстрее, чем при использовании обычных языков программирования таких как С++, Java и других, данная среда предназначена для ученых и инженеров, программирование для которых является лишь частью работы. Этот метод создания программного приложения наилучшим образом подходит для решения поставленной задачи, так как он позволит сконцентрировать внимание именно на технической стороне задачи, а часть написания программного приложения упростить.

Система разработанная на базе LabVIEW имеет большую гибкость, по сравнению со стандартными лабораторными приборами, так как она использует весь спектр возможностей современного ПО. Для облегчения работы среда разработки LabVIEW имеет расширенные библиотеки функций и готовых к использованию подпрограмм, которые позволяют реализовать большое количество типичных задач программирования. Так же данная среда содержит библиотеки виртуальных приборов для ввода/вывода данных со встраиваемых аппаратных средств (data acquisition – DAQ), для работы с каналом общего пользования (КОП, General Purposes Interface Bus – GPIB), управления устройствами через последовательный порт RS-232, программные компоненты для анализа, представления и сохранения данных, взаимодействия через сети Internet. Библиотека анализа (Analysis) содержит множество полезных функций, включая генерирование сигнала, его обработку, различные фильтры, окна, статистическую обработку, регрессионный анализ, линейную алгебру и арифметику массивов.

Благодаря своей графической природе LabVIEW – это пакет эффективного отображения и представления данных. Выходные данные могут быть показаны в любой форме, доступной пользователю. Диаграммы, графики стандартного вида, а также оригинальная пользовательская графика (user-defined graphics) составляют лишь малую) часть возможных способов отображения выходных данных.

Как говорилось ранее, язык LabVIEW является графическим, где алгоритм создается в графическо-иконной (pictorial form) форме, образующей блок-диаграмму. Используя данный метод, внимание разработчика концентрируется на программировании потока данных, а упрощенный синтаксис не отвлекает от анализа самого алгоритма. На рисунке 2.23 показан интерфейс программы.

Рисунок 2.23 – Интерфейс программы

B LabVIEW используется терминология, рисунки иконок и основные идеи, знакомые ученым и инженерам. Этот язык базируется на графических символах, а не на тексте для описания программируемых действий. Основополагающий для LabVIEW принцип потока данных (dataflow), согласно которому функции выполняются лишь тогда, когда они получают на вход необходимые данные, однозначно определяет порядок исполнения алгоритма.

Программы LabVIEW называют вирутальными приборами (ВП). ВП состоит из трех частей:

– лицевая панель (Front Panel) представляет собой интерактивный пользовательский интерфейс виртуального прибора и названа так потому, что имитирует лицевую панель традиционного прибора. На ней могут находиться ручки управления, кнопки, графические индикаторы и другие элементы управления (controls), которые являются средствами ввода данных со стороны пользователя, а элементы индикации (indicators) — выходные данные из программы. Пользователь вводит данные, используя мышь и клавиатуру, а затем видит результаты действия программы на экране монитора;

– блок-диаграмма (Block Diagram) является исходным программным кодом ВП, созданным на языке графического программирования LabVIEW, G (Джей). Блок-диаграмма представляет собой реально исполняемое приложение. Компонентами блок-диаграммы являются: виртуальные приборы более низкого уровня, встроенные функции LabVIEW, константы и структуры управления выполнением программы. Для того чтобы задать поток данных между определенными объектами или, что тоже самое, создать связь между ними, вы должны нарисовать соответствующие проводники (wires). Объекты на лицевой панели представлены на блок-диаграмме в виде соответствующих терминалов (terminals), через которые данные могут поступать от пользователя в программу и обратно;

– для того чтобы использовать некоторый ВП в качестве подпрограммы (подприбора) в блок-диаграмме другого ВП, необходимо определить его иконку (icon) и соединительную панель (connector). Виртуальный прибор, который применяется внутри другого ВП, называется, виртуальным подприбором (ВПП, SubVI), который аналогичен подпрограмме в традиционных алгоритмических языках. Иконка является однозначным графическим представлением ВП и может использоваться в качестве объекта на блок-диаграмме другого ВП. Соединительная панель представляет собой механизм передачи данных в ВП из другой блок-диаграммы, когда он применяется в качестве подприбора – ВПП. Подобно аргументам и параметрам подпрограммы, соединительная панель определяет входные и выходные данные виртуального прибора.

2.6 Оценка адекватности математической модели электромагнитных процессов ВИП

Основным требованием к разработанной математической модели является адекватность электромагнитных переходных и установившихся процессов, происходящих в модели реальным процессам на электровозе.

Характеристики

Список файлов ВКР