vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_1_190vrgup-139Research ArticleПОДВИЖНОЙ СОСТАВ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯROLLING STOCK, TRAFFIC SAFETYСовершенствование структуры системы автоматического управления скоростью электропоездаImproving the structure of the automatic speed control system of an electric trainЛегкаяВ. И.LegkayaV. I.

Легкая Валерия Игоревна, кафедра «Электропоезда и локомотивы», аспирант

Legkaya Valeria Igorevna, Chair «Electric Trains and Locomotives», Postgraduate Student

tiger.rut@yandex.ruПудовиковО. Е.PudovikovO. O.

Пудовиков Олег Евгеньевич, кафедра «Электропоезда и локомотивы», доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой

Pudovikov Oleg Evgenievich, Chair «Electric Trains and Locomotives», Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor, Head of the Chair

olegep@mail.ruРоссийский университет транспорта (РУТ (МИИТ))Russian University of Transport (RUT (MIIT))20253003202501190200Copyright © Легкая В.И., Пудовиков О.Е., 20252025Легкая В.И., Пудовиков О.Е.Legkaya V.I., Pudovikov O.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/139

Рассмотрена структура системы автоматического управления скоростью электропоезда. Использован пропорционально-интегральный с прогнозом рассогласования закон управления системы, обеспечивающий требуемое качество управления в установившемся и переходных режимах движения. Определены критерии качества управления скоростью. Путем имитационного моделирования в программной среде Embarcadero C++ Builder проведен сравнительный анализ эффективности работы системы автоматического управления при различной структуре ее закона управления: постоянной (пропорционально-интегральный с прогнозом рассогласования закон используется во всех режимах движения) и переменной (при разгоне или торможении используется пропорциональный, а в режиме стабилизации скорости – пропорционально-интегральный с прогнозом рассогласования). Для этого решена задача параметрического синтеза системы с использованием метода Нелдера – Мида, в результате чего найдены рациональные значения коэффициентов закона управления при каждой из исследуемых его структур. Установлено, что адаптация закона управления системы к изменению режима движения за счет использования переменной его структуры обеспечивает повышение качества управления скоростью электропоезда.

The article considers the structure of the automatic speed control system for electric trains. The proportional-integral control law with a mismatch prediction is used, which ensures the required quality of control in steady-state and transient motion modes. The quality criteria for speed control are determined. By means of simulation modeling in the Embarcadero C++ Builder software environment, a comparative analysis of the efficiency of the automatic control system is carried out with different structures of its control law: constant (proportional-integral with a mismatch prediction is used in all motion modes) and variable (the proportional law is used during acceleration or braking, and the proportional-integral law with a mismatch prediction is used in the speed stabilization mode). For this purpose, the problem of parametric synthesis of the system is solved using the Nelder-Mead method, as a result of which rational values of the coefficients of the control law are found for each of its structures under study. It is established that the adaptation of the system control law to a change in the driving mode due to the use of its variable structure ensures an increase in the quality of electric train speed control.

система автоматического управлениязакон управленияимитационное моделированиекачество управленияпараметрический синтезautomatic control systemcontrol lawsimulation modelingcontrol qualityparametric synthesisReferencesОхотников, А. Л. Проекты развития систем автоматического управления движением поездов / А. Л. Охотников, И. А. Волкова // Наука и технологии железных дорог. – 2023. – Т. 7, № 1 (25). – С. 25–31. – ISSN 2587-5752.Okhotnikov, A. L. Projects for the development of automatic train control systems / A. L. Okhotnikov, I. A. Volkova // Science and Technology of Railways. – 2023. – Vol. 7, No. 1 (25). – P. 25–31. – ISSN 2587-5752.ГОСТ Р 70059–2022. Системы управления и контроля железнодорожного транспорта для перевозок пассажиров в пригородном сообщении : принципы построения и основные функциональные требования. – Москва : Российский институт стандартизации, 2022. – 16 с.GOST R 70059–2022. Management and control systems of railway transport for passenger transportation in suburban traffic : principles of construction and basic functional requirements. – Moscow : Russian Institute of Standardization, 2022. – 16 p.Baranov, L. A. Automatic Speed Control System for Commuter Electric Trains / L. A. Baranov, V. I. Legkaya, O. E. Pudovikov // Russian Electrical Engineering. – 2024. – Vol. 95, No. 9. – P. 773– 779. – DOI 10.3103/S1068371224700986.Baranov, L. A. Automatic Speed Control System for Commuter Electric Trains / L. A. Baranov, V. I. Legkaya, O. E. Pudovikov // Russian Electrical Engineering. – 2024. – Vol. 95, No. 9. – P. 773– 779. – DOI 10.3103/S1068371224700986.Расчеты и испытания тяжеловесных поездов : монография / Е. П. Блохин, Л. А. Манашкин, Е. Л. Стамблер [и др.]; под ред. Е. П. Блохина. – Москва : Транспорт, 1986. – 263 с.Calculations and tests of heavy trains : monograph / E. P. Blokhin, L. A. Manashkin, E. L. Stambler [et al.]; edited by E. P. Blokhin. – Moscow : Transport, 1986. – 263 p.Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава / Л. А. Баранов, Я. М. Головичер, Е. В. Ерофеев, В. М. Максимов ; под ред. Л. А. Баранова. – Москва : Транспорт, 1990. – 272 с. ‒ ISBN 5-277- 00964-7.Baranov, L. A. Microprocessor-based systems for automatic control of electric rolling stock / L. A. Baranov, Y. M. Golovicher, E. V. Erofeev, V. M. Maksimov ; edited by L. A. Baranov. – Moscow : Transport, 1990. – 272 p. ‒ ISBN 5- 277-00964-7.Баранов, Л. А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления / Л. А. Баранов. – Москва : Энергоатомиздат, 1990. – 304 с. ‒ ISBN 5- 283-01520-3.Baranov, L. A. Level quantization and time discretization in digital control systems / L. A. Baranov. – Moscow : Energoatomizdat, 1990. – 304 p. ‒ ISBN 5-283-01520-3.Вадутов, О. С. Электроника. Математические основы обработки сигналов : учебник и практикум для вузов / О. С. Вадутов. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 307 с. ‒ ISBN 978-5-9916-6551-3.Vadutov, O. S. Electronics. Mathematical foundations of signal processing : textbook and workshop for universities / O. S. Vadutov. – Moscow : Yurait Publishing House, 2022. – 307 p. ‒ ISBN 978-5-9916-6551-3.Лэм, Г. Аналоговые и цифровые фильтры: пер. с англ. / Г. Лэм. – Москва : Мир, 1982. – 589 с.Lam, G. Analog and digital filters: translated from English / G. Lam. – Moscow : Mir, 1982. 589 p.Легкая, В. И. Система автоматического управления скоростью с адаптацией к изменению режима движения электропоезда / В. И. Легкая, О. Е. Пудовиков // Исследование и развитие рельсового и автомобильного транспорта : сборник трудов Международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 22–23 мая 2024 года. – Екатеринбург : УрГУПС, 2024. – С. 79–83. – ISBN 9785946145695.Legkaya, V. I. Automatic speed control system with adaptation to changes in the mode of movement of the electric train / V. I. Legkaya, O. E. Pudovikov. Research and development of rail and road transport : Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, Yekaterinburg, May 22-23, 2024. – Yekaterinburg : UrGUPS, 2024. – P. 79–83. – ISBN 9785946145695.Баранов, Л. А. Модели и методы синтеза микропроцессорных систем управления скоростью электроподвижного состава с непрерывным управлением тягой / Л. А. Баранов // Вестник МИИТа. – Вып. 10. – Москва : МИИТ, 2004. – С. 3–16.Baranov, L. A. Models and methods of synthesis of microprocessor-based speed control systems for electric rolling stock with continuous traction control / L. A. Baranov // Bulletin of MIIT. – Issue 10. – 2004. – Vol. 95, No. 9. – P. 3–16.Баранов, Л. А. Автоматизированные системы управления электроподвижным составом : учебник : в 3 ч. Ч. 1 : Теория автоматического управления / Л. А. Баранов, А. Н. Савоськин, О. Е. Пудовиков // под ред. Л. А. Баранова и А. Н. Савоськина. – Москва : ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. – 400 с. – ISBN 978-5-89035-616-1.Baranov, L. A. Automated control systems for electric rolling stock : textbook : in 3 parts. Part 1 : Theory of automatic control / L. A. Baranov, A. N. Savoskin, O. E. Pudovikov // Edited by L. A. Baranov and A. N. Savoskin. – Moscow : FSBEI “Educational and methodological Center for education in railway transport”, 2013. – 400 p. – ISBN 978-5-89035-616-1.Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование : пер. с англ. / Д. Химмельблау. – Москва : Мир, 1975. – 534 с.Himmelblau, D. Applied nonlinear programming : translated from English / D. Himmelblau. – Moscow : Mir, 1975. – 534 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.