Міністерство освіти і науки України
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Факультет XXX Кафедра «Обчислювальна техніка та програмування»
Спеціальність 8.091502 «Системне програмування»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ОТП
___________/Xxxxx Ф.А./
«_____» ____________2009р.
ДИПЛОМНА РОБОТА
освітньо-кваліфікаційного рівня магістр
Тема роботи «Розробка, дослідження системи керування на основі нейронної мережі»
затверджена наказом по НТУ «ХПІ» від “ 21 ” жовтня 2009 г. № 2725-III
Шифр роботи XXX23.2725-ІІІ.
Виконавець
Керівник
Харків 2009
РЕФЕРАТ
Звіт з дипломної роботи: 141с., 45 рис., 19 табл., 61 джерело.
Об’єкт дослідження – система керування на основі нейронної мережі.
Мета роботи – розробка та моделювання роботи системи керування на основі нейронної мережі, що відповідає сучасним вимогам до систем керування нелінійними об’єктами..
Система керування є важливою частиною електроприводу асинхронного тягового двигуна дизель-потягу. Запропонована структура системи керування на основі нейронної мережі дозволяє вирішити ряд задач оптимізації функціонування електроприводу, які складно вирішити за допомогою застосування інших систем керування.
У роботі проведене моделювання досліджуваних об’єктів засобами пакету Matlab, приведені результати дозволяють оцінити як основні параметри та характеристики системи керування, так і роботу даного об’єкту в цілому, зробити висновки про доцільність використання запропонованої архітектури.
У даному напрямку потребуються подальші дослідження з метою оптимізації функціонування.
Ключові слова: тяговий асинхронний двигун, система керування, система автоматичного регулювання, регулятор, модель, нейрорегулятор, перерегулювання, моделювання.
ПЕРЕЛІК ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ
П – регулятор – пропорційний регулятор
ПІ- регулятор – пропорційно-інтегральний регулятор
ПІД-регулятор – пропорційно-інтегрально-диференційний регулятор
САК – система автоматичного керування
САР – система автоматичного регулювання
СГ – синхронний генератор
СК – система керування
ТАД – тяговий асинхронний двигун
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ХПІ»
Факультет XXX Кафедра «Обчислювальна техніка та програмування»
Спеціальність 8.091502 «Системне програмування»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ОТП
___________/Xxxxx Ф.А./
«_____» ____________2009р.
ЗАВДАННЯ
на виконання дипломної роботи
освітньо-кваліфікаційного рівня магістр
студентці
1 Тема роботи «Розробка, дослідження системи керування на основі нейронної мережі»
2 Зміст завдання Аналіз методів та критеріїв якості; розробка моделей об’єкта керування в середовищі Matlab; розробка системи керування електроприводу з використанням методів нечіткої логіки та нейроконтролерів; розробка регуляторів системи керування з використанням нейронних мереж. Дослідження систем керування.
3 Вихідні дані для виконання роботи Структурна схема електропередачі дизель-потяга; математичні моделі електроприводу та системи регулювання; параметри регуляторів системи керування; пакет моделювання «Matlab»;_величина перерегулювання не більше 25%, час перерегулювання – не більше 20с; число перерегулювань - 4.
4 Скласти звіт і виконати необхідні документи (конструкторські, технологічні, програмні, плакати) відповідно до плану виконання дипломної роботи.
План виконання дипломної роботи
| Етап. Найменування | Термін виконання | Прізвище консультанта |
| Огляд джерел | 14-28.02.09 | М.Й.Xxxxx |
| Аналіз методів розробки систем | ||
| керування електроприводом дизель- | ||
| потягу | 1-5.03.09 | М.Й.Xxxxx |
| Розробка моделі системи керування | ||
| електропередачі дизель-потягу | 6-15.03.09 | М.Й.Xxxxx |
| Розробка системи керування за | ||
| допомогою методів нечіткої логіки та | ||
| нейронних мереж для оптимізації | ||
| динамічних процесів електропривода | 15-25.03.09 | М.Й.Xxxxx |
| Дослідження систем керування | ||
| дизель-потяга | 25.03-5.04.09 | М.Й.Xxxxx |
| Економічна оцінка й обґрунтування | 5-9.04.09 | І.М.Xxxxx |
| Охорона праці та навколишнього | ||
| середовища | 9-12.04.09 | xxx |
| Цивільна оборона | 13.04.09 | Рxxxxx |
| Оформлення документів дипломної | ||
| роботи | 14-22.04.09 | М.Й.Xxxxx |
| Оформлення звіту | 14-19.04.09 | М.Й.Xxxxx |
| Оформлення плакатів | 19-22.04.09 | М.Й.Xxxxx |
| Оформлення науково-дослідної | ||
| роботи магістра | 22-24.04.09 | О.Ф.Даниленко |
Керівник роботи ________________ М.Й.Xxxxx
Студент-дипломник _________________ Д.О.Xxxxx
«___» ______________ 2009 р.
| Найменування виробу, об’єкту або теми | Найменування документу | Формат | Кільк. арк. | Приміт- ка | |||||||||||
| Документи загальні | |||||||||||||||
| Завдання | А4 | 1 | |||||||||||||
| Звіт | А4 | ||||||||||||||
| Плакати | |||||||||||||||
| Структурна схема системи | |||||||||||||||
| управління електропередачі | |||||||||||||||
| дизель-потягу. Математична | |||||||||||||||
| модель регулятора збудження. | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| Структурна схема моделі | |||||||||||||||
| регулятора вихідної напруги. | |||||||||||||||
| Результати моделювання | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| Вибір функцій приналежності | |||||||||||||||
| для нечітких змінних. | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| Результати роботи нечіткого | |||||||||||||||
| нейрорегулятора із різними | |||||||||||||||
| функціями приналежності. | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| Структурна схема моделі із | |||||||||||||||
| системою керування з | |||||||||||||||
| використанням нейронних | |||||||||||||||
| мереж. | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| Структурні схеми для | |||||||||||||||
| визначення вагових коефіцієнтів | |||||||||||||||
| нейрорегулятора. | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| Генетичний алгоритм (ГА) | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| Результати моделювання роботи | |||||||||||||||
| системи керування з | |||||||||||||||
| використанням нейронних | |||||||||||||||
| мереж. | схема | А1 | 1 | ||||||||||||
| XXXxxxxx. 03078-002ВД | |||||||||||||||
| Прізвище | Підп | Дата | |||||||||||||
| Розроб. | Xxxxx | «Розробка, дослідження системи керування на основі нейронної мережі» Відомість документів | Літ. | Арк.. | Аркушів | ||||||||||
| Перев. | Xxxxx | 1 | 1 | ||||||||||||
| НТУ «ХПІ» Кафедра ОТП | |||||||||||||||
| Н.контр | Xxxxx | ||||||||||||||
| Затв. | Xxxxx | ||||||||||||||
АНОТАЦІЯ
У роботі розглянуто питання побудови систем керування електроприводом дизель-потягу, проведений огляд літератури на задану тематику та аналіз існуючих підходів до розв’язання найпоширеніших задач у даній галузі. Розглянуті як стандартні системи, так і альтернативні варіанти з використанням новітніх технологій, таких як нечітка логіка та нейронні мережі. Побудовані математичні моделі та структурні схеми досліджуваних об’єктів, проведене моделювання їхнього функціонування, проаналізовані отримані характеристики та оцінена робота об’єктів в цілому. Дослідження і моделювання проведене засобами пакету Matlab.
АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрены вопросы построения систем управления электроприводом дизель-поезда, проведен обзор литературы на заданную тематику и анализ существующих подходов к решению самых распространенных задач данной отрасли. Рассмотрены как стандартные системы, так и альтернативные варианты с использованием новейших технологий, таких как нечеткая логика и нейронные сети. Построены математические модели и структурные схемы исследуемых объектов, проведено моделирование их функционирования, проанализированы полученные характеристики и оценена работа объектов в целом. Исследование и моделирование проведено средствами пакета Matlab.
ANNOTATION
In this work the questions of building management systems of diesel-train drive are considered, review of literature to givenned themes and analysis existing approaches to decision of most wide-spread problems given to branches are organized. They are considered both standards systems, and alternative variants with use the most latest technologies, such as illegible logic and neuronetworks. They are built mathematical models and structured schemes of under investigation objects, modeling of their operation is organized, got features are analysed and working the objects as a whole is evaluated. The study and modeling is organized the facilities of package Matlab.
ЗМІСТ
Перелік позначень і скорочень
Вступ
1. Аналіз методів розробки систем керування електроприводом дизель-потягу
1.1 Дизель-потяг з тяговим електроприводом змінного струму як об’єкт керування.
1.2 Аналіз методів та критеріїв якості, що використовуються для розробки систем керування об’єктами залізничного транспорту
2. Розробка моделі системи керування електропередачі дизель-потягу
2.1 Моделювання тягових двигунів дизель-потягу