К вопросу о мониторинге и управлении техническим состоянием мобильных энергетических средств

Каждой из частных систем управления при ее создании целесообразно назначение исходной версии своего алгоритма управления, которая в большинстве случаев остается неизменной на весь период эксплуатации технического структурного элемента, но она может быть улучшена в процессе функционирования системы [7].

Методика структурного построения алгоритмов должна быть сравнительно проста, компактна в фактической реализации диагностического информационного поля и позволять:

• -    выполнять четкую алгоритмизацию законов регулирования и ограничений по предельно допустимым значениям параметров;

• - обеспечивать достижение конечного результата при минимальном количестве датчиков первичной информации, времени реализации, требуемой памяти, разрядности и т.д.;

• - обеспечивать устойчивое функционирование алгоритмов при наличии сбоев и отказов отдельных структурных элементов системы, а также ошибок по входной информации;

• - учитывать особенности программной и аппаратной реализации задач регулирования;

• - обеспечивать контроль и правильность функционирования заданного алгоритма.

В частности, рационально составленные алгоритмы автоматического регулирования частоты вращения позволят существенно упростить их программную реализацию, что обеспечит минимизацию временного отрезка в формировании управляющего сигнала и позволит повысить качество регулирования самого процесса.

На рисунке 1 представлена обобщенная блок-схема управления автотракторными дизельными двигателями, которая включает в себя блок данных исходной информации (БД), блок регулирования (БР), блок управления (БУ), блоки ограничения параметров (Бо 1...n) и блок оптимизации (БО)

Рисунок 1 - Обобщенная блок-схема распределенных алгоритмов управления параметров

Расширение функций системы автоматического регулирования производится последовательным дополнением базового алгоритма соответствующими алгоритмическими блоками. Так, например, наряду с регулированием частоты вращения (блок БР ), можно обеспечить регулирование нагрузки (БУ ), определить режим работы управляющих механизмов по предельно допустимым значениям параметров работы двигателя (соответственно Бо 1, Бо 2 и Бо n) , оптимизировать протекание рабочего процесса за счет реализации алгоритмов формирования оптимальных статических характеристик (блок БО ). Таким образом, программное обеспечение регулирования частоты вращения вала дизеля может включать ряд алгоритмов в зависимости от конкретного режима его функционирования.

Для тракторного двигателя характерна работа при изменении в широком диапазоне нагрузочного и теплового режимов работы [1, 6]. При этом возникает ряд дополнительных требований, что и вызывает необходимость специального управления работой двигателя на этих режимах.

Предъявляемые к двигателю требования могут варьироваться в зависимости от режима его работы (максимальная эффективная мощность, частичные нагрузки, холостой ход, пуск и др.). Так, например, на режимах полных нагрузок – получение возможной топливной экономичности, обеспечение экологических показателей и надежной работы двигателя; на режимах частичных нагрузок – получение максимально возможной топливной экономичности и требуемого протекания характеристики крутящего момента, низкие выбросы токсичных веществ; на режиме холостого хода – устойчивая работа при минимальной частоте вращения вала двигателя.

Конкретными частными задачами мониторинга и управления двигателем в эксплуатации может быть оптимизация установившихся режимов, для каждого из которых необходимо использование различных вариантов критериев оптимальности в зависимости от выбранной конструкции двигателя с последующей перспективой программно-аппаратной реализации алгоритмов. Однако даже при решении задач оптимизации управления двигателем только в эксплуатации и с ограниченным перечнем управляющих воздействий зачастую трудно выбрать единый обобщенный критерий оптимальности управления.

В наиболее общем случае в качестве критерия оптимальности, используется расход топлива при ограничениях на управляющие воздействия по технико-экономическим показателям, и токсичность отработавших газов двигателей по экологическим показателям. Учитывая, что данные показатели носят противоречивый характер, получить необходимое соотношение топливной экономичности и экологичности возможно путем реализации комплексного решения применения систем автоматического регулирования и мониторинга технического состояния, позволяющих управлять основными рабочими процессами отдельных агрегатов, а также объекта в целом.

Выводы. Таким образом, в настоящее время, наиболее оптимальными решениями в области развития и совершенствования мониторинга технического состояния мобильных энергетических средств, включая аппаратно-программные структуры управления, является предварительная аналитическая идентификация диагностических информаторов и параметров, способствующих формированию исходных данных с последующей их обработкой в режиме реального времени, а также разработка моделей функционирования распределенных бортовых систем с базовым комплексом частных алгоритмов, обеспечивающих ее непрерывную и надежную работу.