Обеспечение инвариантности к возмущающим воздействиям в рельсовых линиях
Аннотация
Введение. Системы интервального регулирования движения поездов эксплуатируются в условиях воздействия значительных индустриальных помех, помех от электротока тягового подвижного состава и изменений климатических условий в широких пределах, приводящих к колебаниям параметров элементов схем, что становится причиной появления внутренних возмущений. Колебания в широком диапазоне проводимости изоляции рельсовых линий относятся к основным внешним возмущениям, приводящим к изменению в большом диапазоне информативного параметра – напряжения на выходе рельсовых линий. В настоящее время известно множество способов и методов подавления возмущений, позволяющих, не ухудшая качество классификации, корректировать колебания информативного сигнала. В статье решается задача обеспечения нечувствительности выходного информативного сигнала к воздействию возмущения принципами координатной компенсации с корректирующим звеном.
Материалы и методы. Для решения поставленной задачи в статье рассмотрены различные методологии компенсации возмущений; в качестве основного принят метод координатной компенсации возмущений на входе четырехполюсника рельсовых линий. Для этого определено уравнение передаточной функции корректирующего звена, предполагающее косвенное измерение входного сопротивления рельсовых линий, являющегося функцией проводимости изоляции.
Результаты исследования. В статье приведены результаты исследования инвариантных возможностей, которыми обладает предложенный принцип компенсации возмущений. Показано, что при компенсации возмущений корректирующим звеном, включенным на входе четырехполюсника рельсовых линий, возможно существенное уменьшение диапазона изменения выходного информативного сигнала в каждом из классов, т. е. классы становятся более компактными, а качество классификации оказывается в 5 раз выше, чем при отсутствии компенсации возмущений.
Обсуждение и заключение. Результаты, полученные в ходе исследования, подтверждают эффективность предложенного способа координатной компенсации возмущений в рельсовых линиях с разомкнутой схемой замещения в условиях отсутствия возможности организации обратной связи, переменной схемы замещения в каждом из классов состояний и невозможности создания дополнительного физического канала передачи возмущения. Использование предложенного метода при построении современных классификаторов позволит существенно повысить устойчивость функционирования систем управления движением поездов, а также исключить ошибки первого рода, приводящие к непроизводительным простоям поездом, и ошибки второго рода, приводящие к авариям и крушениям.
Литература
2. Akhmadullin F.R., Leushin V.B., Iusupov R.R. On one method of defining the nominal operating area of rail circuits. Vestnik transporta Povolzhya = Bulletin of Transport of the Volga Region. 2017; 3:64-68. (In Russ.)
3. Tarasov E.M., Isaicheva A.G. Technique of measurement of ultralow resistance of current conductive junction of rail lines as the problem of states object identification. In: Kazanskiy N.L., Kudryashov D.V., Popov S.B., Sergeev V.V., Skidanov R.V., Sobolev V.A. Proceedings of Information Technology and Nanotechnology (ITNT–2015). CEUR Workshop Proceedings. 2015; 1490:397-401.
4. Kneller V.Yu., Fayans A.M. Methods to ensure the invariance of transformation processes: revealing and systematization. Datchiki i sistemy = Sensors & Systems. 2015; 4:55-67. (In Russ.)
5. Schipanov G.V. Theory and methods of designing automatic regulators. Avtomatika i telemekhanika = Automation and Remote Control. 1939; 1:49-66. (In Russ.)
6. Luzin N.N., Kuznetsov P.I. To absolute invariance and invariance up to ε in the theory of differential equations: Part 1. Doklady Akademii nauk SSSR = Proceedings of the USSR Academy of Sciences. 1946; 51(4):247-249. (In Russ.)
7. Luzin N.N., Kuznetsov P.I. To absolute invariance and invariance up to ε in the theory of differential equations: Part 2. Doklady Akademii nauk SSSR = Proceedings of the USSR Academy of Sciences. 1946; 51(5):331-333. (In Russ.)
8. Kulakov G.T., Kukhorenko A.N., Golinko I.M. Invariant automatic control system, using the intermediate-frequency signals of heat power parameters. Energetika. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy i energeticheskikh obedineniy SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations. 2015; 1:62-72. (In Russ.)
9. Pyrkin A.A., Bobtsov A.A., Nikiforov V.O., Kolyubin S.A., Vedyakov A.A., Borisov O.I., et al. Compensation of polyharmonic disturbance of state and output of a linear plant with delay in the control channel. Automation and Remote Control. 2015; 76(12):2124-2142.
10. Francis B.A., Wonham W.M. The internal model principle for linear multivariable regulators. Applied Mathematics and Optimization. 1975; 2(2):170-194.
11. Marino R., Tomei P. Adaptive regulator for uncertain linear minimum phase systems with unknown undermodeled exosystems. IFAC Proceedings Volumes. 2008; 41(2):11293-11298.
12. Marino R., Tomei P. Adaptive regulation of uncertain linear minimum phase systems with unknown exosystems. In: Proceedings of the 45th IEEE Conference on Decision and Control. IEEE; 2006. p. 1099-1104.
13. Bodson M., Douglas S.C. Adaptive algorithms for the rejection of sinusoidal disturbances with unknown frequency. Automatica. 1997; 33(12):2213-2221.
14. Bobtsov A., Pyrkin A. A new approach to MRAC problem with disturbance rejection. IFAC Proceedings Volumes. 2007; 40(13):92-97.
15. Pyrkin A.A., Bobtsov A.A., Kolyubin S.A. Output controller for nonlinear and MIMO systems with delay. 21st Mediterranean Conference on Control Automation. IEEE, 2013. p. 1063-1068.
16. Gaiduk A.R. Design of selectively invariant control systems. Vestnik IGEU. 2017; 1:46-54. (In Russ.)
17. Wang J., Vedyakov A.A., Vediakova A.O., Pyrkin A.A., Bobtsov A.A., Shavetov S.V. Output adaptive controller for a class of MIMO systems with input delay and multisinusoidal disturbance. IFACPapersOnLine. 2015; 48(11):892-899.
18. Efanov D.V. Development aspects of functional control systems of railway automation and telemechanics devices. Transport Urala = Transport of the Urals. 2015; 1:35-40. (In Russ.)
19. Tarasov E.M., Zheleznov D.V. Development of an intelligent system of determinating the coordinates and the speed of the train. Transport and Telecommunication. 2016; 17(2):138-143.
20. Tarasov Е.М., Gerus V.L., Tarasova А.Е. Study of informative value of features in rail condition monitoring. Vestnik Mordovskogo universiteta = Mordovia University Bulletin. 2018; 28(2):191-206. (In Russ.)
21. Leushin V.B., Cherezov G.A., Akhmadullin F.R. Method aimed at studying interferences in rail and inductive-rail lines. Vestnik transporta Povolzhya = Bulletin of Transport of the Volga Region. 2016; 6:62-65. (In Russ.)
22. Rustamov G.A. Design of tracking invariant systems based on the equivalent robust control. Vostochno-Yevropeyskiy zhurnal peredovykh tekhnologiy = Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2015; 1(2):50-55. (In Russ.)
23. Pimanov E.P., Tarasov E.M., Stratilatov V.V.Track circuit. USSR Certificate of Authorship 1111919. 1984 Sep 7. (In Russ.)
24. Tarasov E.M., Teplyakov V.B., Gumennikov V.B., Tret’yakov G.M., Isaicheva A.G. On ensuring invariance in problems of control of rail-line conduction. Russian Electrical Engineering. 2017; 88(3):105-108.
25. Kaufman H., Bar-Kana I., Sobel K. Direct adaptive control algorithms: theory and applications. New-York : Springer–Verlag; 1994.
