Найти

Результаты поиска

• АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТЬЮ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АНПА

  Н. К. Киселев , Л.А. Мартынова

  2022-03-02

  Аннотация ▼

  Целью исследований явилось управление электрической сетью гибридной системы
  энергообеспечения автономного необитаемого подводного аппарата, предназначенного для
  перемещения на сверхдальние расстояния свыше десятка тысяч километров. Для преодо-
  ления сверхдальних расстояний остро стоит задача минимизации удельного потребления
  электроэнергии при условии обеспечения всех потребителей электроэнергией. Актуаль-
  ность работы определяется новизной использования в автономных необитаемых подвод-
  ных аппаратах гибридной системы энергообеспечения, состоящей из разнородных источ-
  ников электроэнергии, работающих на различных физических принципах. Ввиду отсутст-
  вия на сегодняшний день исследований, связанных с управлением гибридной системой энер-
  гообеспечения, согласованным с режимами движения аппарата в широком диапазоне ско-
  ростей, возникла задача разработки алгоритмов управления гибридной системой энерго-
  обеспечения. Для решения задачи проанализированы причины изменения токопотребления
  при движении аппарата, сформированы необходимые условия подключения потребителей
  к токопроводам, включающие в себя обеспечение всех потребителей электроэнергией в
  полном объеме, исключение превышения номинальных токов каждого токопровода токами
  потребления, минимизация потерь электроэнергии при прохождении по токопроводу и
  через оборудование. В связи с этим были проанализированы возможные конфигурации по-
  строения электросети с использованием токопроводов и оборудования, проведены оценки
  потерь на токопроводах и на используемом оборудовании. По результатам исследований
  был сформирован граф подключений потребителей к токопроводам, и для определения
  пути подключения каждого потребителя к источнику энергии посредством электросети
  был определен путь подключения, обеспечивающий минимизацию потерь. Задача была
  формализована как поиск кратчайшего пути в графе, и для ее решения в качестве основы
  был использован алгоритм Дейкстры. По результатам исследований был сформирован
  алгоритм формирования путей подключения потребителей к источникам электроэнергии
  посредством электросети и алгоритм управления переключениями ключей в электросети
  при изменении токов потребления. Разработанные алгоритмы были программно реализо-
  ваны, и с использованием имитационной модели проведен численный эксперимент. Резуль-
  таты эксперимента показали правильность разработанных алгоритмов, и могут быть в
  дальнейшем использованы для реализации в разрабатываемых аппаратах для перемещения
  на сверхдальние расстояния.

• ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА

  Н. К. Киселев , Л. А. Мартынова , И. В. Пашкевич

  2021-04-04

  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.

• МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ В СОСТАВЕ СТЕНДА ОТЛАДКИ И СОПРОВОЖДЕНИЯ АНПА

  Н.К. Киселев, Л. А. Мартынова, И. В. Пашкевич

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследований является разработка комплекса математических моделей, обес-печивающих исходными данными математическую модель работы гибридной системы энер-гообеспечения для последующего встраивания в стенд отладки и сопровождения. Работа является развитием опубликованной ранее математической модели функционирования гиб-ридной системы энергообеспечения автономного необитаемого подводного аппарата. В ра-боте по результатам анализа целей и задач моделирования разработаны математические модели источников электроэнергии – аккумуляторной батареи и электрохимического гене-ратора. Поскольку управления параметрами работы аккумуляторной батареи и электрохи-мического генератора зависит от параметров движения аппарата, то дополнительно были разработаны математические модели маршевого движителя и интегрированной системы управления аппарата. Внешние условия функционирования аппарата и маршрутное задание задавались в специально разработанном имитаторе тактической обстановки. На основе теории интегрированного иерархического моделирования с изменяемым разрешением была определена наиболее целесообразная степень детализации разрабатываемых математиче-ских моделей. Ввиду необходимости учета неравномерности обдува газами топливных эле-ментов в электрохимическом генераторе математическая модель основана на решении не-линейной системы уравнений, включающей в себя уравнение Навье-Стокса, уравнения сохра-нения импульса, энергии и заряда. При разработке математической модели аккумуляторной батареи была учтена неравномерность заряда отдельных аккумуляторов; математическая модель учитывала параметры отдельных аккумуляторов по данным их изготовителя. Ре-зультатами моделирования явились зарядно-разрядные характеристики аккумуляторной батареи. В математической модели основного потребителя электроэнергии - маршевого движителя - реализована зависимость создаваемой тяги от требуемой скорости движения аппарата, что позволило получать объем электроэнергии, потребляемой маршевым движи-телем. В математической модели интегрированной системы управления в зависимости от текущего положения аппарата реализованы регуляторы движения для формирования управления элементами движительной системы, обеспечивающие типовые режимы ма-неврирования аппарата. Кроме того, реализовано управление параметрами функциониро-вания гибридной системой энергообеспечения - переключение источников электроэнергии, переключение процессов заряда аккумуляторной батареи. В математической модели ими-татора тактической обстановки реализованы возможности задания маршрута и внешнихусловий. Кроме того, реализована модель движения аппарата с учетом действующих на аппарат сил и моментов. Разработанный комплекс математических моделей, обеспечи-вающий данными математическую модель функционирования гибридной системы энерго-обеспечения, может быть использован в составе стенда отладки и сопровождения авто-номного необитаемого подводного аппарата.