name: Повышение эффективности работы силовой установки тепловоза путем усовершенствования цифровой системы управления газодизеля
keyword_list: ГАЗОДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ТЕПЛОВОЗА РЕКУРРЕНТНЫЙ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ДРОБНОЕ ПИД УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВО ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕЦЕЛЫХ ПОРЯДКОВ
abstract: Актуальность темы и степень ее разработанности. В современных условиях эксплуатации к силовым установкам автономных локомотивов предъявляются повышенные требования. В составе силовых установок тепловозов в России и за рубежом широко используются дизельные двигатели внутреннего сгорания. Для улучшения их технико-эксплуатационных характеристик производится переоборудование для работы на газе, при этом модернизация силовой установки требует существенных изменений штатной системы питания.
  Основная сложность перехода дизельного двигателя на газ связана со способом воспламенения горючего в камере сгорания. Этот процесс в дизельных двигателях происходит за счет высокого давления топливно-воздушной смеси, однако, сильное сжатие газа не создает условия для его горения. В связи с этим, воспламенение топливной смеси производится с помощью небольшой запальной
  дозы дизельного топлива.
  Подача газообразного топлива в камеру сгорания осуществляется дозировано, для чего дополнительно устанавливается электрогазовый клапан. Расчет дозы газообразного топлива производится в электронном блоке управления на базе микроконтроллера и датчиков, контролирующих работу двигателя. Существующие автоматические системы управления подачей топлива основаны
  на реализации пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора. Недостатком реализации ПИД регулятора является невозможность сокращения времени переходного процесса без перерегулирования при переходе от одного нагрузочно-скоростного режима к другому. Для решения этой проблемы в диссертации предлагается применять дробный ПИαДβ алгоритм управления частотой вращения коленчатого вала, который в отличие от классического ПИД регулятора, при определении текущего воздействия позволяет оценивать разный вклад составляющих с учетом предыстории. Кроме
  этого, существующие системы управления не учитывают закоксованность выпускных окон, что также приводит к повышенному расходу топлива. Указанный недостаток связан с отсутствием технологий прямой диагностики этого параметра. Предлагается реализовать методику косвенной диагностики  закоксованности выпускных окон с помощью контроля и анализа нескольких
  параметров таких как: расхода топлива, поступления воздуха и колебания температуры выхлопных газов для корректировки параметров системы управления. Максимальное снижение расходов на топливо достигается при высоком проценте замещения дизельного топлива газом, который, в свою очередь определяется системой управления подачей газа и высокоточным ограничением запальной дозы дизельного топлива. Таким образом, актуальной является задача повышения экономичности силовой установки тепловоза путем совершенствования системы управления газодизеля.
  Целью диссертационной работы является снижение расхода топлива газодизеля силовой установки тепловоза при сокращении времени переходного процесса путем совершенствования цифровой системы автоматизации управления с помощью реализации дробного ПИαДβ управления частотой вращения коленчатого вала и разработка алгоритма диагностики закоксованности выпускных окон.
  Для достижения цели работы были решены следующие задачи:
  1. Анализ и исследование особенностей реализации систем управления
  газодизельных двигателей силовых установок тепловозов.
  2. Разработка цифрового алгоритма дробного пропорциональноинтегрально-дифференциального управления газодизельным двигателем силовой установки тепловоза.
  3. Совершенствование системы автоматизации управления газодизельным двигателем силовой установки тепловоза за счет реализации устройства диагностики закоксованности выпускных окон.
  4. Разработка структуры системы автоматизации управления газодизельным двигателем силовой установки тепловоза.
  5. Проведение исследования цифровой системы автоматизации управления газодизельным двигателем силовой установки тепловоза.
  Объектом исследования является силовая установка тепловоза, оснащенная газодизельным двигателем.
  Предметом исследования является система автоматизации управления газодизельным двигателем тепловоза.
  Теоретическая и практическая значимость работы заключается в обосновании дробного ПИαДβ регулятора газодизельной генераторной установки тепловоза, позволяющей снизить расход топлива при повышении маневренности и надежности за счет сокращения времени переходного процесса. Реализация цифровой системы автоматизированного управления газодизельным двигателем тепловоза, а также
  устройства корректировки ее параметров на основе диагностики закоксованности выпускных окон позволило усовершенствовать систему автоматического управления подачей смесевого топлива газодизельных двигателей тепловозов.
chairman_dissertation_council.name: Иван
chairman_dissertation_council.surname: Андрончев
chairman_dissertation_council.patronymic: Константинович
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: AAD-2892-2020
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57194341833
chairman_dissertation_council.rinc_id: 260163
chairman_dissertation_council.url: https://orcid.org/0000-0002-3964-7050
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0002-3964-7050
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Максим
organization_supervisor.surname: Гаранин
organization_supervisor.patronymic: Алексеевич
organization_supervisor.position: и.о. ректора
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 73.29.41
rubrics.name: Техническая эксплуатация и ремонт подвижного состава железнодорожного транспорта
oecds.code: 02.01.YR
oecds.name: TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY
oecds.code: 02.02.AC
oecds.name: AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
speciality_codes.name: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
speciality_codes.code: 05.22.07
supervisors.fio: Иващенко А.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Управление в социальных и экономических системах
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Балабин В.Н.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Машиноведение, системы приводов и детали машин
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Пляскин А.К.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ", ФГБОУ ВО САМГУПС, САМГУПС
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ"
protection_organization.ogrn: 1026301504789
protection_organization.supervisor_name: МАКСИМ
protection_organization.supervisor_surname: ГАРАНИН
protection_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСЕЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Федеральное агентство железнодорожного транспорта
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ", ФГБОУ ВО САМГУПС, САМГУПС
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ"
author_organization.ogrn: 1026301504789
author_organization.supervisor_name: МАКСИМ
author_organization.supervisor_surname: ГАРАНИН
author_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСЕЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Федеральное агентство железнодорожного транспорта
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения