PDF Печать E-mail

УДК 629.423.1:621.333

СТОХАСТИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

Журнал Технічна електродинаміка
Издатель Институт электродинамики Национальной академии наук Украины
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Выпуск № 1, 2019 (январь/февраль)
Cтраницы 7 – 15

 

Авторы
Н.А.Костин*, докт.техн.наук, Т.Н.Мищенко**, канд.техн.наук
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта им. акад. В. Лазаряна,
ул. Лазаряна 2, Днепр, 49010, Украина,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-0856-6397
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-6336-7350

 

 

Обоснована необходимость использования методов идентификации при прогнозировании процессов в сложных мощных стохастических устройствах систем электрического транспорта. В качестве идентификационной модели электроподвижного состава предложено ( вместо идеального источника тока) использовать импульсную переходную функцию. На основе корреляционной теории случайных процессов, которыми являются напряжения и токи в системах электрического траспорта, получено аналитическое выражение корреляционного интегрального уравнения в форме уравнения Винера-Хопфа, решение которого дает возможность получать импульсную переходную функцию. Рассмотрены методы решения указанного уравнения. Необходимые для решения интегрального уравнения авто- и взаимнокорреляционные функции стохастических процессов напряжений и токов в системах получаются экспериментальным способом на действующих участках железных дорог. Осуществлено практическое определение импульсной переходной функции как модели прогнозирования для электровозов постоянного тока, которые эксплуатируются на электрифицированных участках Приднепровской железной дороги. С этой целью осуществлен мониторинг стохастических процессов напряжения и тягового тока в реальных условиях эксплуатации. Импульсные переходные функции получены в виде экспоненциальных функций, показаны их адекватности и «универсальности» как моделей прогнозирования. Библ. 24, рис. 4, табл. 1.

Ключевые слова: идентификация, модель, прогнозирование, импульсная переходная функция, стохастический процесс, электрический транспорт.

 

Поступила                            19.12.2017
Окончательный вариант     26.06.2018
Подписано в печать             10.01.2019

УДК 629.423.1:621.333

СТОХАСТИЧНА ІДЕНТИФІКАЦІЙНА МОДЕЛЬ ПРОГНОЗУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ПРИСТРОЇВ СИСТЕМ ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

Журнал Технічна електродинаміка
Видавник Інститут електродинаміки Національної академії наук України
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Випуск № 1, 2019 (січень/лютий)
Cторінки 7 – 15

 

Автори
М.О.Костін, докт.техн.наук, Т.М.Міщенко, канд.техн.наук
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна,
вул. Лазаряна 2, Дніпро, 49010, Україна,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

 

Обґрунтовано необхідність використання методів ідентифікації у разі прогнозуванні процесів у складних потужних стохастичних пристроях систем електричного транспорту.. В якості ідентифікаційної моделі електрорухомого складу ( замість ідеального джерела струму) запропоновано використовувати імпульсну перехідну функцію. На основі кореляційної теорії випадкових процесів, якими є напруги і струми в системах електричного транспорту, отримано аналітичний вираз кореляційного інтегрального рівняння у формі рівняння Вінера-Хопфа, розв’язання якого дає можливість отримати імпульсну перехідну функцію. Розглянуто методи розв’язання зазначеного рівняння. Необхідні для розв’язання інтегрального рівняння авто- і взаємнокореляційна функції стохастичних процесів напруг і струмів в системі отримуються експериментальним способом на діючих ділянках залізниць. Здійснено практичне визначення імпульсної перехідної функції як моделі прогнозування для електровозів постійного струму, що експлуатуються на електрифікованих ділянках Придніпровської залізниці. З цією метою здійснено моніторинг стохастичних процесів напруги і тягового струму в реальних умовах експлуатації. Імпульсні перехідні функції отримані у вигляді експоненціальних функцій, показано їхню адекватність та «універсальність» як моделей прогнозування. Бібл. 24, рис. 4, табл. 1.

Ключові слова: ідентифікація, модель, прогнозування, імпульсна перехідна функція, стохастичний процес, електричний транспорт.

 

Надійшла                        19.12.2017
Остаточний варіант        26.08.2018
Підписано до друку        10.01.2019



Література

1. Бейсенак Н. Тяговое электроснабжение высокоскоростных линий. Железные дороги мира. 2001. № 6. С. 26-30.
2. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт. 1982. 528 с.
3. Босий Д.О. Методика розрахунку миттєвих схем системи тягового електропостачання для споживання постійної потужности. Електрифікація транспорту. 2014. № 8. С.15-24.
4. Gigch J.M, Alphen G. Ac traction power supply design and EMC verification. 6th International Conference Modern Electric Traction in Integrated XXIst Century Europe (MET’2003). Warsaw. September 25-27. 2003. Pp. 1-6.
5. Jefimowski W., Nikitenko A Case study of stationary energy storage device in a 3 kV DC traction system. 13th International Conference Modern Electric Transport. MET’2017. Warsaw. October 5-7, 2017. Р. 26.
6. Костін М.О., Шейкіна О.Г. Теоретичні основи електротехніки. Том IІ. Дн-вськ : Вид-во ДНУЗТ. 2007. 276 с.
7. Мищенко Т.Н., Михаличенко П.Е., Костин Н.А. Вероятностные характеристики случайной функции напряжения на токоприёмнике первого украинского электровоза ДЭ 1. Електротехніка і електромеханіка. 2003. № 2. С. 43 – 46.
8. Kostin N., Mishenko T., Reutskova O. Stochastic Electromagnetic Processes in Power Circuits of Electric Locomotive at a Sharp Change of Voltage on a Current Collector. 7th Intern. Conf. Modern Electric Traction in Integrted XXIst Century Eurupe. Warsaw , 29.09-01.10. 2005. Pp. 227-232.
9. Kostin M. Statistics and Probability of the Pantograph of DC Electric Locomotive the Recuperation Mode. Przeglad Elektrotechniczny. 2013. No 2a. Pp. 273-275.
10. Хворост Н.В. Электрические железные дороги: этапы и перспективы развития. Електротехніка і Електромеханіка. 2003. № 4. С. 104-114.
11. Хворост Н.В., Гончаров Ю.П., Панасенко Н.В. Совершенствование электрической тяги постоянного тока железных дорог Украины для скоростного пассажирского движения. Залізничний транспорт України. 2003. № 6. С.11-18.
12. Міщенко Т.М. Перспективи схемотехнічних рішень і моделювання підсистем електричної тяги при високошвидкісному русі поїздів. Електротехніка і Електроенергетика. 2014. № 1. С. 19-28.
13. Митрофанов А.М., Таранин М. А. Структура и математическая идентификационная модель системы тягового электроснабжения. Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте. Eltrans’2003. Санкт-Петербург. 2003. С. 348-349.
14. Гроп Д. Методы идентификации систем. М.: Мир. 1979. 302 с.
15. Современные методы идентификации систем. М.: Мир. 1983. 400 с.
16. Павленко С.В. Методи та інструментальні засоби ідентифікації нелінійних динамічних систем на основі моделей Вольтерра. Автореферат дисерт. к.т.н. за спец. 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. Одеський нац. політехнічний університет. Одеса, 2016. 24 с.
17. Шефер О.В. Сучасний метод ідентифікації нелінійних сигналів радіотехнічних систем. Системи озброєння і військова техніка. 2017. Вип.1 (49). С. 185-189.
18. Minucci S., Pagono M., Proto D. Model of the 2x25kV high speed railway supply system taking into account the soilair interface. International Journal of Electrical Power and Energy System. 2018, No 95. Pp. 644-652.
19. Лившиц Н.А., Пугачев В. Н. Вероятностный анализ систем автоматического управления. М.: Советское радио. 1963. 896 с.
20. Солодовников В.В. Статистическая динамика систем автоматического управления. М.: Физматгиз. 1960. 655 с.
21. Костин Н.А., Шейкина О.Г. Неканоническое спектральное разложение случайных функций тяговых напряжения и тока в системах электрического транспорта. Электротехника и электромеханика. 2015. № 1. С. 68-71.
22. Костин Н.А., Саблин О.И. Методы корреляционно-спектрального анализа напряжения на токоприемнике и тягового тока электрического транспорта. Конф. Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта. Днепропетровск. 2009. С.130-131.
23. Kostin N., Mishchenko T., Shumikhina L. Correlation theory of casual processes in electrical power problems for systems of electric transport. Proceedings of the 16th International Workshop Сonference Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). Kostryna, Trans-Carpathian region, Ukraine, IEEE. Lviv. September 2-5, 2015. Pp. 84-87.
24. Котельников А. Основные требования к системам и устройствам тягового электроснабжения скоростных и высокоскоростных магистралей. 6th International Conference Modern Electric Traction in Integrated XXIst Century Europe (MET’2003). Warsaw. September 25-27. 2003. Pp.35-41.