Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий критический анализ современного состояния тяговых электроприводов 9
1.1. Общая характеристика условий работы тяговых электроприводов рудничных электровозов 9
1.2. Выбор типа тягового электропривода рудничных электровозов 11
1.2.1. Машины постоянного тока 11
1.2.2. Вентильные машины 14
1.2.3. Вентильно-индукторные машины 17
1.2.4. Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором 18
1.3. Выбор закона управления асинхронными тяговыми двигателями с короткозамкнутым ротором 24
1.4. Алгоритмы управления асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами 26
1.4.1. Классическая система векторного управления 26
1.4.2. Система прямого управления моментом 27
1.5. Системы управления реализующиеся на теории нечетких множеств и
нечеткой логики 29
1.6. Выводы 37
Глава 2. Математическая модель многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода с классической системой векторного управления 39
2.1. Структура многодвигательных асинхронных частотно-регулируемых тяговых электроприводов рудничных электровозов 39
2.2. Математическое описание асинхронного двигателя 40
2.3. Математическая модель блока ШИМ 47
2.4. Математическая модель преобразователя координат системы векторного управления преобразователя частоты 49
2.5. Синтез структуры и расчет регуляторов системы векторного управления.52
2.6. Математическая модель многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода с классической системой векторного управления 58
2.7. Исследование работы многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода с системой векторного управления на математической модели 59
2.8. Выводы 65
Глава 3. Система векторного управления многодвигательным асинхронным частотно-регулируемым тяговым электроприводом рудничных электровозов с использованием аппарата нечеткой логики 67
3.1. Обоснование обращения к экспертным оценкам, теории нечетких множеств и нечеткой логики 67
3.2 Структура много двигательного асинхронного частотно-регулируемого тягового электропривода рудничных электровозов с векторным управлением и системой формирования сигналов задания 69
3.3. Алгоритм формирования сигналов задания системы векторного управления многодвигательным асинхронным электроприводом с использованием аппарата нечеткой логики 71
3.3.1. Фаззификация входных переменных системы нечеткого вывода 72
3.3.2. Таблица логических правил системы нечеткого вывода 74
3.3.3. Дефаззификация выходных лингвистических переменных системы нечеткого вывода 76
3.4. Математическая модель многодвигательного асинхронного электропривода с векторным управлением и системой формирования сигналов задания с использованием аппарата нечеткой логики 78
3.5. Выводы 97
Глава 4. Экспериментальные исследования на лабораторном макете многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода рудничных электровозов с нечетким векторным управлением 100
4.1. Цель и задачи лабораторных экспериментальных исследований 100
4.2. Макет многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого тягового электропривода рудничных электровозов с микропроцессорной системой нечеткого векторного управления 101
4.2.1. Состав электромеханической части лабораторного экспериментального макета 101
4.2.2. Состав силовой части лабораторного экспериментального макета 102
4.2.3. Система управления лабораторным экспериментальным макетом тягового электропривода рудничных электровозов 104
4.2.4. Состав контрольно-измерительной системы лабораторного экспериментального макета 107
4.3. Работа лабораторного экспериментального макета много двигательного асинхронного частотно-регулируемого тягового электропривода рудничных электровозов с микропроцессорной системой нечеткого векторного управления 110
4.4. Экспериментальные исследования на лабораторном макете многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого тягового электропривода рудничных электровозов с микропроцессорной системой нечеткого векторного управления 115
4.5. Оценка адекватности результатов полученных теоретическим и лабораторно-экспериментальным способами 125
Выводы 131
Заключение 132
Литературный обзор 134
Приложение 1 147
- Выбор закона управления асинхронными тяговыми двигателями с короткозамкнутым ротором
- Математическая модель преобразователя координат системы векторного управления преобразователя частоты
- Обоснование обращения к экспертным оценкам, теории нечетких множеств и нечеткой логики
- Система управления лабораторным экспериментальным макетом тягового электропривода рудничных электровозов
Введение к работе
В настоящее время тяговые электроприводы рудничных электровозов -это, как правило, электроприводы постоянного тока, которые уступают по ряду показателей электроприводам переменного тока на основе асинхронных, вентильных и вентильно-индукторных машин.
Условия эксплуатации тяговых электроприводов имеют специфические особенности, а именно:
- тяговый двигатель должен обладать большой перегрузочной
способностью и развивать значительную силу тяги во время пуска, а также в
пути при преодолении больших подъемов;
- подводимое к тяговому электроприводу напряжение нестабильно и
допускает отклонения до 20% от номинального значения.
Асинхронный частотно-регулируемый электропривод с системой векторного управления, благодаря своим преимуществам перед другими системами, получает все большее распространение в различных отраслях промышленности, в том числе и в электрической тяге, однако реализация системы управления многодвигательным тяговым электроприводом переменного тока встречает ряд проблем, а именно:
- известные модели работы тягового электропривода не дают достаточной
информации для построения и реализации требуемого алгоритма управления и
настройки регуляторов системы управления;
- большой объем вычислений в реальном масштабе времени для
отыскания ненаблюдаемых параметров управления с помощью математической
модели объекта управления затрудняет практическую реализацию
микропроцессорного управления;
наличие ошибки вычисляемых параметров в математической модели работы тягового электропривода, способной вызвать сбой работы системы управления.
коррекция вычисленных параметров асинхронного тягового двигателя дополнительно требует значительного объема вычислительных операций.
Совершенствованию тяговых электроприводов в разные годы уделяли
6 большое внимание видные Российские ученые. Среди известных работ можно выделить работы А.Т. Буркова, С.А. Волотковского, А.А. Западинского, В.Н. Кордакова, В.В. Литовченко, Г.П. Оата, А.О. Спиваковского, Г.Г. Пивняка, А.В. Рысьева, В.Д. Тулупова, В.Г.Шорина, П.С. Шахтаря,. М.У. Энеева. и др. Интерес к ТЭП проявляют ведущие электротехнические фирмы мира такие как: «OMRON» (Япония) , «Siemens» (Германия), «ABB» (Швеция), «Schneider Electric» (Франция), «General Electric» (США) и др.
Однако, к настоящему времени не решен ряд вопросов, связанных с реализацией системы управления многодвигательным асинхронным частотно-регулируемым тяговым электроприводом. Решению задач разработки системы управления инвариантной к внешним возмущениям с учетом значительного числа параметров, изменяющихся случайным образом, посвящена данная работа.
Целью диссертационной работы является повышение тяговых характеристик и уровня взрывобезопасности рудничных электровозов путем замены тягового электропривода постоянного тока на асинхронный тяговый электропривод.
Идея работы состоит в разработке системы управления многодвигательным тяговым электроприводом переменного тока нечувствительной к внешним возмущениям, позволяющей автоматически перераспределять нагрузку между тяговыми двигателями так, что практически исключено буксование и обеспечена синхронизация скоростей вращения колесных пар рудничных электровозов, за счет использования алгоритмов управления, построенных на основе аппарата нечеткой логики.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
Разработки расчетной модели тягового электропривода;
Построения математической модели многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого тягового электропривода с системой векторного управления;
Разработки алгоритма формирования сигналов задания системы векторного управления многодвигательным тяговым электроприводом с
использованием аппарата нечеткой логики;
Создания таблицы логических правил формирования сигналов управления Fuzzy-регулятора на основе экспертных оценок;
Построения математической модели многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода с системой формирования сигналов задания с использованием аппарата нечеткой логики и векторным управлением;
Разработки лабораторного экспериментального макета многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого тягового электропривода рудничных электровозов с микропроцессорной системой нечеткого формирования сигналов задания системы векторного управления;
Разработки программы для модуля нечеткой логики и модуля центрального процессора программируемого логического контроллера (PLC) фирмы «OMRON» серии CS1H;
На основании результатов исследований сформулированы следующие научные положения выносимые на защиту:
1. Математическая модель многодвигательного асинхронного
электропривода с векторным регулированием, в которой сигналы задания
формируются с использованием аппарата нечеткой логики, показала
удовлетворительное для инженерных расчетов совпадение результатов с
данными эксперимента, и может быть использована для синтеза алгоритмов
нечеткого вывода формирования корректирующих сигналов задания.
2. Алгоритм формирования сигналов задания по контурам регулирования
электромагнитного момента и частоты вращения системы векторного
управления многодвигательным асинхронным электроприводом, построенный
с использованием аппарата нечеткой логики позволяет перераспределять
нагрузку между тяговыми двигателями для исключения буксования при
изменении условий работы рудничного электровоза.
При проведении теоретических исследований использовались методы теории нечетких множеств и нечеткой логики, методы классической теории автоматического управления сложной электромеханической системой и методы
теории автоматического управления, методы теории электропривода и методы численного интегрирования с использованием программы MATLAB. Экспериментальные исследования проводились на лабораторном макете многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого тягового электропривода рудничных электровозов кафедры ЭиЭМ СШТЩТУ). Научной новизной в работе является:
Алгоритм формирования сигналов задания системы векторного управления многодвигательным асинхронным частотно-регулируемым электроприводом с использованием аппарата нечеткой логики;
База логических правил Fuzzy-регулятора на основе экспертных оценок применительно к задаче формирования корректирующих сигналов задания системы векторного управления многодвигательными асинхронными частотно-регулируемыми тяговыми электроприводами.
Обоснованность и достоверность результатов, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом и близкой сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Практическая ценность работы состоит в разработанной математической модели многодвигательного асинхронного электропривода с векторным регулированием, построенной с системой формирования корректирующих сигналов задания с испльзованием аппарата нечеткой логики. В создании программного обеспечения для программируемого логического контроллера фирмы «OMRON» серии CS1H, реализующего алгоритм формирования сигналов задания системы векторного управления многодвигательными асинхронными частотно-регулируемыми тяговыми электроприводами.
Результаты работы могут найти применение при создании систем управления многодвигательными тяговыми электроприводами переменного тока. Объектами такой системы управления могут служить электровозы рудников, шахт, метрополитена, пригородных поездов, троллейбусы и другие транспортные средства, где необходимо согласованное вращение нескольких осей или перераспределение нагрузки между тяговыми двигателями в условиях переменной нагрузки изменяющейся случайным образом.
Выбор закона управления асинхронными тяговыми двигателями с короткозамкнутым ротором
Асинхронный электропривод с частотным управлением и системой векторного регулирования, благодаря своим общеизвестным преимуществам перед другими системами, получает все большее распространение в различных отраслях промышленности, в том числе и в транспорте. С одной стороны все возрастающий интерес к таким электроприводам обусловлен появлением на рынке силовых преобразователей частоты, построенных на IGBT-транзисторных модулях, IGCT- тиристорных модулях с полностью управляемыми тиристорами GTO и т.п., перекрывающих очень широкий мощностной ряд (до 30 мВт) [18]. С другой стороны, бурно развивающаяся микропроцессорная техника позволяет реализовать самые сложные и эффективные алгоритмы управления электромеханическими системами, обеспечивающими требуемые динамические и энергетические характеристики электроприводов, а следовательно, повышающие производительность механизмов и решающие проблему энергосбережения путем рационального энергопотребления.
В настоящее время разработано большое количество алгоритмов векторного управления частотными электроприводами. Все они так или иначе базируются на вычислении мгновенных значений амплитуды и фазы результирующего вектора потокосцепления ротора с последующим переводом математической модели электропривода во вращающуюся ортогональную систему координат, одна ось которой ориентирована по направлению результирующего вектора потокосцепления ротора.
Сравнительный анализ эффективных алгоритмов управления бесконтактными электроприводами переменного тока показал, что классический вариант системы векторного управления с двухканальной системой подчиненного регулирования [50] во многих случаях позволяет получить вполне приемлемый результат. В тех случаях, когда классический алгоритм управления по тем или иным показателям не удовлетворяет требованиям к системе, например, не обеспечивает инвариантность к внешним и параметрическим возмущениям, используются другие алгоритмы.
Одним из новейших алгоритмов является система автоматического регулирования электроприводом переменного тока с разрывным управлением в скользящем режиме [30]. В мировой практике такие системы получили название «системы с прямым управлением моментом» (DTC). Управление электромагнитным моментом двигателя осуществляется в основном путем изменения угла у (угол между потокосцеплением статора Ч и потокосцеплением ротора %). Изменение угла у достигается за счет выбора вектора напряжения, вызывающего такое изменение положения Ч относительно Ч г, которое обеспечивает необходимый знак приращения электромагнитного момента и одновременно - необходимый знак приращения модуля потокосцепления. Для всех возможных комбинаций требуемых знаков изменения модуля потокосцепления и момента существует определенный набор векторов напряжения. В результате вращение вектора потокосцепления статора обеспечивается с требуемой частотой при поддержании модуля вектора потокосцепления на заданном уровне.
В таблице 1.7. представлены сравнительные характеристики электроприводов с различными системами управления [18]. Из таблицы видно, что принцип «прямого управления моментом» обеспечивает высокое качество управления даже без использования датчика скорости и может быть использован для построения САУ тяговыми электроприводами переменного тока рудничных электровозов. Однако следует отметить, что DTC-управление возможно только при использовании микропроцессорной техники. Система прямого цифрового управления ориентирована на отказ от значительного числа дополнительных интерфейсных плат и создание одноплатных контроллеров управления приводом. В пределе встроенная система проектируется как однокристальная и вместе с силовым преобразователем и исполнительным двигателем конструктивно интегрируется в одно целое - мехатронныи модуль движения.
Большинство новых алгоритмов управления асинхронным электроприводом переменного тока, в том числе и DTC, представляет собой дальнейшее развитие и совершенствование классического алгоритма управления, реализующегося на основе общей теории автоматического управления. Однако алгоритм регулирования тяговыми электроприводами может быть построен нетрадиционными способами. Одним из таких решений является алгоритм управления электроприводом переменного с применением методов нечеткой логики.
Математическая модель преобразователя координат системы векторного управления преобразователя частоты
Система векторного управления асинхронным электроприводом, построенная по принципу подчиненного регулирования имеет ряд специфических особенностей, поскольку, асинхронный двигатель является многоканальным объектом с перекрестными связями между каналами и с нелинейностями в виде произведения нескольких переменных [26].
Разделение переменных можно осуществить путем перевода модели в систему координат, ориентированную по вектору потокосцепления ротора двигателя. В этом случае модуль вектора потокосцепления ротора двигателя определяется проекцией вектора тока статора на ось, связанную с вектором потокосцепления ротора, а электромагнитный момент двигателя произведением модуля вектора потокосцепления ротора на вторую (ортогональную) составляющую вектора тока статора. В такой системе координат можно построить двухканальную систему регулирования электроприводом с независимым управлением потокосцеплением ротора и электромагнитным моментом асинхронного двигателя [27].
Вычисление модуля вектора потокосцепления ротора двигателя осуществляется по формуле: для перевода переменных в систему координат (1-2) определяются мгновенные значения косинуса и синуса угла у: Обе системы координат и (и — v), и (1 - 2) вращаются в пространстве с одинаковой частотой ю0, т.е. неподвижны друг относительно друга, тогда координатное преобразование представляет собой поворот одной системы координат по отношению к другой на некоторый пространственный угол у до совмещения оси v с вектором потокосцепления ротора. Так как обе системы координат неподвижны относительно друг друга, cosy и siny представляют собой числовые значения соответствующих тригонометрических функций. Перевод составляющих вектора тока статора из системы координат (и — v) в систему координат (1-2) осуществляется с помощью уравнений: Далее строится двухканальная система регулирования. Полученные значения составляющих вектора тока статора соответственно определяют величину модуля потокосцепления ротора (составляющая isi) и величину электромагнитного момента двигателя (составляющая is2). После проделанных преобразований эти составляющие вектора тока статора двигателя не содержат гармонических составляющих, а представляют собой амплитудные значения и могут быть использованы в качестве сигналов обратной связи в канале регулирования потокосцепления ротора и в канале регулирования частоты вращения асинхронного электропривода. Каждый из каналов регулирования строится по принципу подчиненного регулирования. Канал регулирования потокосцепления ротора двигателя содержит внутренний контур регулирования составляющей тока статора is\ с ПИ-регулятором РТ1 и внешний контур регулирования модуля потокосцепления гт также с ПИ-регулятором РЧ7. На входе внешнего контура действует постоянное задание, соответствующее номинальному потокосцеплению ротора двигателя.
Канал регулирования электромагнитного момента и частоты вращения асинхронного электродвигателя содержит внутренний контур регулирования составляющей тока статора і& с ПИ-регулятором РТ2 и внешний контур регулирования скорости со с П-регулятором PC. На входе внешнего контура действует задатчик интенсивности.
Выходные сигналы регуляторов РТ1 и РТ2 пропорциональны составляющим вектора напряжения статора двигателя Us\ и Usi. Обратное преобразование координат для перехода из системы координат (1 - 2) в систему координат {и — v) имеет вид:
Напряжения Ugu и Usv представляют собой амплитудные значения и не содержат гармонических составляющих. Значение амплитуды выходного напряжения преобразователя частоты определяется следующим образом:
Обоснование обращения к экспертным оценкам, теории нечетких множеств и нечеткой логики
Широкий диапазон приложений и естественность подхода, основанного на опыте специалистов, делает нечеткое управление главным средством, которое в качестве стандарта может использоваться при построении систем управления тяговыми электроприводами, причем не исключается возможность комбинирования нечеткого управления с классическими методами управления [101]. Применение нечеткого управления наиболее эффективно в тех случаях, когда отсутствует явная модель процесса или аналитическая модель является слишком сложной для представления (например, системы с несколькими входами и несколькими выходами) или для получения решений в реальном масштабе времени. Асинхронный тяговый электропривод рудничных электровозов, как объект управления, подпадает под рекомендации применения нечеткого управления: - Отсутствие явной модели процесса обусловлено рядом случайных факторов не поддающихся строгому математическому описанию. Так, заранее не известен коэффициент сцепления электровоза с рельсами, величина которого может изменяться более чем в два раза, а зависит от материала бандажей, рельсов, состояния соприкасающихся частей, профиля пути. Коэффициент сцепления электровоза обычно не равен коэффициенту сцепления одной колесной пары. При индивидуальном приводе, широко применяемом в электрической тяге, на коэффициент сцепления электровоза оказывают влияние расхождение характеристик тяговых двигателей и возможное некоторое неравенство диаметров колес. При этом получаются неодинаковые касательные силы тяги на ободе колес разных колесных пар, что приводит к возможности появления боксования или юза отдельных пар. Кроме того, при работе тяговых двигателей происходит перераспределение нагрузок на оси колесных пар — одни оси несколько разгружаются, а другие перегружаются. Изменение силы прижатия колес к рельсам происходит также при прохождении ими неровностей пути и вследствие динамического влияния колебаний подвешенных на рессорах частей подвижного состава. Нельзя также заранее определить конечный сцепной вес состава, т.к. степень загрузки вагонеток определяется удельным весом и количеством горной массы в каждой вагонетке.
Для отыскания ненаблюдаемых координат параметров управления (электромагнитный момент двигателя и потокосцепление ротора) используют математическую модель электропривода, посредством которой вычисляются искомые параметры. Сложность алгоритма заключается в значительном объеме вычислительных операций, которые ведутся в реальном масштабе времени. Существующие цифровые сигнальные процессоры (DSP) при этом находятся на пределе своих возможностей [50], а увеличение шага вычислений вносит в систему постоянное запаздывание по управлению и приводит к снижению запаса устойчивости. - присутствующие в математической модели параметры обмоток асинхронного тягового двигателя, необходимые для вычисления амплитуды и фазы результирующего вектора потокосцепления ротора, могут быть предварительно измерены приблизительно, с некоторой ошибкой (ошибкой измерения). Присутствие в системе постоянной ошибки из-за неточности измерений приводит к появлению постоянной ошибки при вычислении ненаблюдаемой координаты системы. Причем эта ошибка - накапливающаяся. - параметры обмоток асинхронного двигателя не являются величинами постоянными. В процессе работы двигателя они изменяются. Наиболее сильное влияние на систему управления в этом смысле оказывает температурное изменение активного сопротивления короткозамкнутой обмотки ротора, которое в процессе нагревания тягового двигателя может изменяться почти в два раза. Для компенсации температурного изменения активного сопротивления ротора в классических системах векторного управления существуют различные приемы. Однако, такая коррекция может привести к увеличению шага вычислений, внести в систему постоянное запаздывание по управлению, и привести к снижению запаса устойчивости. Перечисленные факторы приводят к необходимости решения задачи распределения нагрузки между тяговыми двигателями в зависимости от условий и режима работы электровоза, что методами классической теории автоматического управления выполнить затруднительно. Однако эту задачу можно решить нетрадиционным методом, создав комбинированную систему управления построенную на экспертных оценках, теории нечетких множеств и нечеткой логики. Как было показано в главе 2, электропривод с классической системой векторного управления АТД обладает высоким качеством регулирования. Однако для многодвигательного тягового электропривода рудничных электровозов недостаточно использовать только векторное управление, поскольку требуется перераспределение нагрузки между тяговыми двигателями при изменении условий работы электровоза. Такое перераспределение можно осуществить корректируя сигнал задания скорости вращения индивидуально для каждого электропривода рудничного электровоза. Коррекцию сигнала задания можно выполнить с использованием нечеткого регулятора (FUZZY 70 регулятора). Структурная схема много двигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода с формированием сигнала задания системы векторного управления. В представленной схеме реализован вариант безеенсорного управления, однако информация о скорости вращения роторов АД может быть получена путем прямого измерения. Система управления многодвигательным электроприводом состоит из двух уровней: нижнего с классической системой векторного управления ТАД и верхнего с регулятором нечеткой логики -регулятором сигналов задания скорости вращения роторов ТАД (индивидуально для каждого электропривода). Нижний уровень содержит блоки преобразования трехфазной системы координат (а; Ь; с) в двухфазную (1-2), блоки с алгоритмом векторного управления, преобразователи системы координат (1-2) в систему координат (u-v), блоки с математичкой моделью АД для вычисления потокосцеплений роторов ц/гт и скоростей вращения роторов ТАД сог и блоков обратного преобразования двухфазной системы координат (1-2) в трехфазную (а; Ъ; с). Все эти блоки интегрированы совместно с инвертором и образуют единый полупроводниковый преобразовательный модуль с микропроцессорным управлением. Входом этого модуля является сигнал задания скорости ( вращения ротора ТАД, а выходом трехфазное синусоидальное напряжение, полученное широтно-импульсной модуляцией.
Система управления лабораторным экспериментальным макетом тягового электропривода рудничных электровозов
Предложенный алгоритм нечеткого регулирования заданиями скорости вращения ТАД многодвигательного асинхронного частотно-регулируемого электропривода рудничных электровозов в сочетании с классической системой векторного управления работоспособен и обеспечивает высокое качество регулирования по быстродействию, перерегулированию, распределению нагрузки между тяговыми двигателями, обеспечивающему практически полное исключение боксования при изменении условий работы, статической ошибке регулирования и возможности развивать значительный электромагнитный момент на валу двигателей.
Установлено, что наилучшее качество управления многодвигательным тяговым электроприводом с представленным алгоритмом управления обеспечивается при усилении выходных корректирующих сигналов FUZZY-регулятора в диапазоне (0,5-1) и динамическом усилении входных сигналов ошибки по скорости вращения со значением нижнего предела 2 и значением верхнего предела 100.
Предложенный алгоритм нечеткого векторного управления рудничными электровозами может быть использован и для ряда других объектов с асинхронным электроприводом, где необходимо решать задачи распределения нагрузки между электроприводами и синхронизации скоростей вращения роторов АД в условиях неравномерной нагрузки. Однако высокие динамические показатели многодвигательных электроприводов переменного тока, при реализации данного алгоритма, могут быть обеспечены только при наличии мощной микропроцессорной техники и быстродействующих аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразовательных устройств.
Отличием нечеткого регулятора от классических регуляторов непрерывного действия является высокое быстродействие, что делает возможным рассмотрение применения таких регуляторов на нижнем уровне системы векторного управления по потокосцеплению ротора, по скорости вращения ротора двигателя и составляющим тока статора isi и is2.
В перспективе, при построении систем векторного управления многодвигательными асинхронными тяговыми электроприводами рудничных электровозов, с использованием аппарата нечеткой логики на верхнем уровне, в качестве входных переменных дополнительно можно использовать сигналы разности электромагнитных моментов тяговых двигателей или разности потребляемой двигателями мощности, а также угол наклона рельсового пути, и, в зависимости от режима работы электровоза, производить коррекцию электромагнитных моментов ТАД по составляющим токов статоров is2. Такая коррекция позволит уравновешивать на прямолинейных участках пути или наоборот неравномерно распределять при движении электровозов на уклонах процентное соотношение мощности потребляемой двигателями.
Дополнительные входные и выходные переменные системы нечеткого вывода не только значительно увеличивают базу логических правил, что сказывается на увеличении объема вычислений, а следовательно и на времени обработки информации, но и усложняют задачу формирования таблицы логических правил системы нечеткого вывода для экспертов.
Возможность регулирования качества управления за счет динамического изменения коэффициента усиления входных сигналов ошибок регулирования по скорости путем изменения нижнего и верхнего пределов коэффициентов усиления позволяет свести к минимальному значению количество терм-множеств используемых в условиях таблицы логических правил. Таким образом можно сократить количество самих правил, что немаловажно при построении систем нечеткого управления с большим числом входных и выходных переменных.
Другой способ существенного сокращения количества правил возможен, если разбить единую задачу управления многодвигательным электроприводом на несколько задач, т.е. использовать несколько FUZZY-регуляторов. Например, отдельно формировать корректирующие сигналы задания скорости вращения роторов ТАД по сигналам разности линейных скоростей колесных пар электровоза со скоростью самого электровоза и по производным скоростей вращения электроприводов, и отдельно формировать корректирующие сигналы составляющих токов статоров ТАД iS2 по сигналам разности электромагнитных моментов тяговых двигателей или разности потребляемой двигателями мощности и углу наклона участка рельсового пути. Однако это решение требует тщательной проработки баз логических правил с целью исключения противодействий регуляторов при работе на единую электромеханическую систему.
