Содержательная постановка задачи

В локомотиве установлен частотно (широтно) - импульсный нечеткий регулятор, регулирующий процесс тяги-торможения локомотива, который позволяет уменьшать или увеличивать скорость движения. Наиболее комфортные условия создаются при некоторой оптимальной скорости. Поскольку скорость тяги-торможения изменяется и в большей степени зависит от внешних условий, все это приводит к необходимости ручной регулировки режима работы тягового электропривода. Задача состоит в том, чтобы сделать регулировку автоматической, обеспечивая требуемую скорость движения.

Опыт управления ПС в ручном режиме машинистом показывает, что процесс регулирования тягой-торможением обладает некоторой инерционностью.

Предположим, что в рассматриваемой модели включение режима “торможение” осуществляется поворотом контроллера машиниста (КМ), осуществляющего подачу задания управления регулятору режимов тяги и торможения локомотива влево, а включение режима “тяга“ осуществляется поворотом регулятора вправо относительно некоторой точки, в которой регулятор выключен. Сила тяги–торможения будет изменяться величиной угла управления в соответствующем режиме (очень большой, большой, малый, очень малый и нулевой), в соответствии с заданием положения исполнительному механизму регулятора контроллером машиниста. В автоматическом режиме это задание должно изменяться нечетким регулятором. В настоящее время особую актуальность приобретает необходимость обеспечения траектории оптимального по энергопотреблению пуска (торможения) с минимальным количеством переключений ИМ при заданных ограничениях. Например, для некоторого моторвагонного ПС железных дорог накладывается ограничение на максимальное ускорение (замедление) 0.7-0.8 м/с², обеспечивающее оптимальность по энергопотреблению.

Чтобы учесть эту особенность процесса управления и исключить дополнительные затраты, связанные с частым включением и выключением указанных режимов, необходимо рассматривать в качестве входного параметра не только РАССТОЯНИЕ до конечной точки движения локомотива, ОТКЛОНЕНИЕ скорости пуска (тяги)-торможения от заданной линии регулирования скорости тяги–торможения, но и зону нечувствительности импульсного регулятора. В этом случае эмпирические знания о рассматриваемой проблемной области могут быть представлены на примере некоторых эвристических правил, которые применяются в случае ручного регулирования процессом тяги-торможения:

Если РАССТОЯНИЕ до конечной точки движения локомотива очень большое, и ОТКЛОНЕНИЕ скорости тяги - торможения от заданной линии регулирования процессом тяги - торможения положительное большое, то следует включить режим “тормоз”, установив задание регулятору - очень большой угол влево и зону нечувствительности установить на значение - большая.

Если РАССТОЯНИЕ до конечной точки движения локомотива в пределах нормы, и ОТКЛОНЕНИЕ скорости торможения от заданной линии регулирования процессом тяги - торможения отрицательное среднее, то следует включить режим “тяга”, установив задание регулятору - небольшой угол вправо и зону нечувствительности установить на значение - малая.

Если РАССТОЯНИЕ до конечной точки движения локомотива в пределах нормы, а ОТКЛОНЕНИЕ скорости равно нулю, то в регуляторе режим “тормоз” следует выключить, установив задание регулятору - ноль, и зону нечувствительности установить на значение - малая.

Аналогичная информация, с учетом всех возможных ситуаций будет использоваться при построении базы правил системы нечеткого вывода, которая позволяет реализовать данную модель нечеткого управления.