ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА

  • Н. К. Киселев АО «ЦКБ «Лазурит»
  • Л. А. Мартынова АО "Электроприбор"
  • И. В. Пашкевич АО "Электроприбор"
Ключевые слова: Автономный необитаемый подводный аппарат, гибридная система энергообеспечения, организация электрической сети, движение в широком диапазоне скоростей

Аннотация

Целью исследования является организации электросети гибридной системы энерго-
обеспечения автономного необитаемого подводного аппарата, способного двигаться в
широком диапазоне скоростей. Необходимость движения автономного необитаемого под-
водного аппарата в широком диапазоне скоростей требует применения разнородных ис-
точников электроэнергии, работающих на различных физических принципах – аккумуля-
торных батарей и электрохимических генераторов, использующих реагенты из хранилища
реагентов. Кроме того, для обеспечения потребителей электроэнергией с требуемыми
параметрами (токами, напряжениями, объемами электроэнергии) необходимо применения
дополнительных распределительных щитов, преобразователей напряжения, защитно-
коммутационной аппаратуры, ключей. Использование дополнительного оборудования в
электросети позволяет гибко конфигурировать электросеть с целью формирования энер-
гии в объеме, согласованном с объемом потребляемой электроэнергии. С другой стороны,
дополнительное оборудование вызывает потери электроэнергии в сети, и, соответствен-
но, дополнительной электроэнергии. В связи с этим задача определения варианта органи-
зации электросети, при котором потери электроэнергии были бы минимальными, является
актуальной. Для решения указанной задачи проанализированы особенности использования
дополнительного оборудования в электросети, проанализировано потребление электро-
энергии автономным необитаемым подводным аппаратом на различных этапах выполне-
ния аппаратом маршрутного задания, определены минимальные и максимальные объемы
потребления при движении автономного необитаемого подводного аппарата в различных
скоростных режимах. Это позволило определить степень задействования разнородных
источников электроэнергии в процессе выполнения маршрутного задания. По результатам
анализа были сформированы альтернативные варианты электросети. Для выбора вариан-
та организации, обеспечивающего минимальные потери электроэнергии, был сформирован
целевой граф влияния потерь на отдельных устройствах электросети – на потери всей
электросети, и с использованием метода распространения меток получены количествен-
ные оценки каждого из альтернативных вариантов. Поучение количественных оценок позволило определить вариант организации электросети, обеспечивающей минимизацию потерь. Это позволяет, в сою очередь, сформулировать требования к функционированию
элементов гибридной системы энергообеспечения, разработать алгоритмы управления.
В целом полученный результат позволяет минимизировать расход энергоресурса в процес-
се движения автономного необитаемого подводного аппарата на всем протяжении вы-
полнения маршрутного задания.

Литература

1. Appolonov E.M., Bachurin A.A., Gorokhov A.I., Ponomarev L.O. O vozmozhnosti i
neobkhodimosti sozdaniya sverkhbol'shogo neobitaemogo podvodnogo apparata [On the possibility
and necessity of creating an extra-large unmanned underwater vehicle], Sb. materialov
XIII Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Perspektivnye sistemy i zadachi
upravleniya» [Sb. materials of the XIII All-Russian scientific-practical conference "Perspective
systems and management tasks"]. Rostov-on-Don – Taganrog: YuFU, 2018, pp. 34-42.
2. Martynova L.A., Kiselev N.K., Bezruk G.G. Effektivnoe upravlenie gibridnoy sistemoy
generatsii i raspredeleniya elektroenergii pri dvizhenii avtonomnogo neobitaemogo
podvodnogo apparata [Effective control of a hybrid system of generation and distribution of
electricity during the movement of an autonomous unmanned underwater vehicle], Problemy
upravleniya [Control problems], 2020, No. 4, pp. 70-80.
3. Idel'chik V.I. Elektricheskie sistemy i seti: uchebnik dlya VUZov [Electrical systems and networks.
Uch. for universities]. Moscow: Energoatomizdat, 1989, 952 p.
4. Martynyuk M.V. Modeli i algoritmy intellektual'nogo upravleniya parametrami
reguliruyushchikh ustroystv v tsifrovykh elektrosetyakh: diss. … kand. tekh. nauk [Models and
algorithms for intelligent control of the parameters of regulating devices in digital power grids:
cand. of eng. sc. diss.]. Nizhniy Novgorod, 2019, 190 p.
5. Chung L., Nixon B.A., Yu E., Mylopoulos J. Non-Functional Requirements in Software Engineering.
Available at: https://www.springer.com/gp/book/9780792386667 (accessed 25 January 2021).
6. Martynova L.A. Matematicheskaya model' gibridnoy sistemy energoobespecheniya
avtonomnogo neobitaemogo podvodnogo apparata bol'shoy dal'nosti [Mathematical model of a
hybrid power supply system for a long-range autonomous unmanned underwater vehicle],
Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2019, No. 1
(203), pp. 223-238.
7. Kiselev N.K., Martynova L.A., Pashkevich I.V. Matematicheskaya model' funktsionirovaniya
gibridnoy sistemy energoobespecheniya v sostave stenda otladki i soprovozhdeniya ANPA //
Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2020, No. 1
(211), pp. 170-187.
8. Innocenti Badano B.M. A multi-agent architecture with distribution for an autonomous robot.
Available at: URL: https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/7749/Tbi1de1.pdf;sequence=1
(accessed 25 January 2021).
9. Buzun N., Korshunov A. Innovative methods and measures in overlapping community detection.
Available at: http://ceur-ws.org/Vol-870/paper_3.pdf (accessed 25 January 2021).
10. Malewicz G., Austern M. H., C Bik A. J., Dehnert J. C., Horn I., Leiser N., Czajkowski G.
Pregel: a system for large-scale graph processing, In Proceedings of the 2010 ACM SIGMOD
International Conference on Management of data (SIGMOD ’10). ACM: New York, NY, USA,
2010, pp. 135-146.
11. Giorgini P., Mylopoulos J., Nicchiarelli E., Sebastiani R. Reasoning with goal models, In Proceedings
of the 21st International Conference on Conceptual Modeling (ER 2002). Tampere,
Finland. 2002, pp. 1-15. Available at: http://disi.unitn.it/~pgiorgio/papers/er02.pdf.
12. Kolp M., Giorgini P., Mylopoulos J. Multi-agent Architectures as Organizational Structures. Available
at: https://link.springer.com/article/10.1007/s10458-006-5717-6 (accessed 25 January 2021).
13. Kolp M., Giorgini P., Mylopoulos J. A Goal-Based Organizational Perspective on Multi-
Agents Architectures, InProceedings of the 8th international workshop on intelligent agents:
Agent theories architectures and languages, ATAL’01, Seattle, USA. 2001. Available at:
http://www.troposproject.eu/files/atalfinal.pdf.
14. Chung L., Cesar J. do Prado Leite. On Non-Functional Requirements in Software Engineering.
In book: Conceptual Modeling: Foundations and Applications. Publisher: Springer Berlin.
Heidelberg, pp. 363-379. Doi: 10.1007/978-3-642-02463-4_19. Available at: http://wwwdi.
inf.puc-rio.br/~julio/nfr-chung-leite.pdf.
15. Giorgini P., Kolp M., Mylopoulos J. Multi-agent architectures as organizational structures,
Autonomous Agent and Multi-Agent Systems, 2006, 13:1-2. Available at:
https://link.springer.com/article/10.1007/s10458-006-5717-6.
16. Martynova L.A. Mul'tiagentnye tekhnologii v morskoy robototekhnike [Multiagent technologies
in marine robotics], International Conference on Marine Robotics in Ocean Exploration,
MarineRobotics2019, September 17-19, Saint-Petersburg, Russia, pp. 278-291.
17. Martynova L.A. Vybor mul'tiagentnoy arkhitektury pri razrabotke sistemy upravleniya
avtonomnogo neobitaemogo podvodnogo apparata [The choice of multi-agent architecture in
the development of a control system for an autonomous unmanned underwater vehicle], Mater.
XII mul'tikonferentsii po problemam upravleniya (MKPU-2019), Divnomorskoe Gelendzhik,
23-28 sentyabrya 2019 g. [Materials of the XII multiconference on control problems (MKPU-
2019), Divnomorskoe Gelendzhik, September 23-28, 2019]]. In 4 vol. Vol. 2. Rostov-on-Don,
Taganrog: Izd-vo YuFU, 2019, pp. 86-88.
18. Martynova L.A. Vybor mul'tiagentnoy arkhitektury pri razrabotke sistemy upravleniya
avtonomnogo neobitaemogo podvodnogo apparata [The choice of multi-agent architecture in the
development of a control system for an autonomous unmanned underwater vehicle] Izvestiya YuFU.
Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2019, No. 7 (209), pp. 18-35.
19. Kiselev N.K., Martynova L.A. Razrabotka effektivnoy gibridnoy sistemy generatsii i
raspredeleniya elektroenergii avtonomnogo neobitaemogo podvodnogo apparata [Development
of an effective hybrid system for the generation and distribution of electricity for an autonomous,
uninhabited underwater vehicle], Mater. konferentsii «Upravlenie v morskikh
sistemakh» (UMS-2020) [Materials of the conference "Management in marine systems"
(UMS-2020)], pp. 53-56.
20. Martynova L.A., Kiselev N.K., Myslivyy A.A. Metod vybora arkhitektury mul'tiagentnoy
sistemy upravleniya avtonomnogo neobitaemogo podvodnogo apparata [A method for choosing
the architecture of a multi-agent control system for an autonomous unmanned underwater
vehicle], Informatsionno-upravlyayushchie sistemy [Information and control systems], 2020,
No. 4 (107), pp. 31-41.
21. Zhu X., Ghahramani Z. Learning from labeled and unlabeled data with label propagation. Technical
report, Technical Report CMU-CALD-02-107, Carnegie Mellon University, 2002. Available at:
https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.14.3864&rep=rep1&type=pdf
Опубликован
2021-04-04
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ III. СИСТЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ, ПРИВОДНАЯ И ДАТЧИКОВАЯ АППАРАТУРА