Дослідження режимів керування шляхової структури натурної моделі магнітолевітаційного транспорту

UKR: Мета. Метою дослідження є розробка та експериментальна перевірка характеристик шляхових котушок та працездатності системи позиціонування натурної моделі магнітолевітаційного (маглев) транспорту з модульною шляховою структурою. Така система відтворює основні елементи високошвидкісного маглеву, зокрема рухома платформа (екіпаж) з постійними магнітами та шляхові модулі з індуктивними котушками, на які надходить керуючий імпульс. Методи. Було застосовано комплексний підхід, що включає теоретичний аналіз та систематизацію сучасного стану магнітолевітаційного транспорту, розробку експериментального стенду з урахуванням натурного моделювання, використання програмно-апаратних комплексів на базі Arduino для роботи з системою позиціонування, проведення експериментальних вимірювань індуктивності котушок та їх характеристик, проведення досліджень режиму холостого ходу натурної моделі, а також розробку і тестування адаптивних систем керування та алгоритмів координації руху екіпажу. Результати. Створено та апробовано натурний стенд з модульною структурою, отримано експериментальні дані про індуктивність шляхової котушки, розроблено систему секційного позиціонування екіпажу за допомогою датчиків Холла та енкодера, впроваджено принципи застосування адаптивних систем контролю керування рухом та створені передумови для розробки алгоритмів послідовної координації роботи секцій шляхової структури. Виконано дослідження перехідних процесів і принципів роботи тягових модулів. Наукова новизна. Вперше систематизовано дані про роботу шляхових котушок при різній частоті сигналу в натурній моделі такої конфігурації, що матиме вплив для подальших розрахунків та досліджень дослідних моделей магнітолевітаційного транспорту. Практична значимість. Було створено натурну модель магнітолевітаційного транспорту з модульною структурою, яка дозволяє досліджувати електромагнітну взаємодію в умовах, наближених до реальних. Особливістю натурної моделі є впровадження секційної системи позиціонування екіпажу на основі енкодера та датчика Холла з реакційним принципом подачі керуючих імпульсів. Отримані результати можуть в подальшому використовуватись для вдосконалення систем керування магнітолевітаційним транспортом, забезпечення секційної та модульної точності позиціонування. Запропоновані підходи можуть бути використані для побудови та розвитку натурних моделей.

ENG: Purpose. The purpose of the study is to develop and experimentally verify the characteristics of track coils and the performance of the positioning system of a physical model of a magnetic levitation (maglev) transport system with a modular track structure. Such a system reproduces the main elements of high-speed maglev, in particular a moving platform (maglev vehicle) with permanent magnets and track modules with inductive coils, which receive a control pulse.Methods. A comprehensive approach was applied, including theoretical analysis and systematization of the current state of magnetic levitation transport, the development of an experimental physical stand taking into account physical modeling, the use of software and hardware complexes based on Arduino for current control and positioning, experimental measurements of coil inductance and their characteristics, a study of the idle mode of the physical model, as well as the development and testing of adaptive control systems and maglev vehicle movement coordination algorithms. Results. A physical model with a modular structure was created and tested, experimental data on the inductance of the track coil were obtained, a system of sectional positioning of the crew using sensors and an encoder was developed, the principles of applying adaptive traffic control systems were implemented, and algorithms for sequential coordination of the work of sections of the track structure were developed. A study of transient processes and principles of operation of traction modules was carried out, which can further contribute to improving the energy efficiency of the system. Scientific novelty. For the first time, data on the operation of track coils at different signal frequencies in a physical model of such a configuration have been systematized, which will have an impact on further calculations and research of experimental models of maglev transport. Practical significance. A physical model of a magnetically levitated transport system with a modular structure was created, which allows the electromagnetic interaction to be studied in conditions close to real ones. A special feature of the physical model is the introduction of a sectional crew positioning system based on an encoder and a Hall sensor with a reactive principle of control pulse supply. The results obtained can be used in the future to improve magnetic levitation transport control systems, ensure sectional and modular positioning accuracy. The proposed approaches can be used to build and develop physical models. This will allow implementing innovative solutions in the field of high-speed ground transport.